一种用于确定MMC型直流融冰装置最大无功容量的方法
文献发布时间:2023-06-19 13:29:16
技术领域
本发明属于大功率电力电子装备领域,具体涉及一种用于确定MMC型直流融冰装置最大无功容量的方法。
背景技术
随着近年来直流融冰及电力电子技术的发展,不断涌现出了基于新型拓扑的新型直流融冰装置,其在功率密度、控制性能、电能质量等方面有大幅提升,其中以MMC型直流融冰装置尤为突出,由于其拓扑结构天然兼具融冰、无功补偿功能,设备日常运行的可用率大幅提升,因而在近年得到了较为广泛的应用,成为主流的新型方案。对于一种新型装置,如何充分利用其性能特点,最大程度发挥功率器件能力,获取最好的性价比,在工程应用方面是非常值得研究的;MMC型融冰装置的主要参数,包括有功、无功、融冰电压、融冰电流之间存在较强的耦合关系,需要依据多维度的耦合关系,以满足工程需求为前提,获取最佳的设计参数;但是现有技术中,由于MMC型融冰装置参数众多,没有合理有效的满足内外部参数的耦合关系;没有充分发挥MMC型直流融冰装置有功、无功解耦控制的特性,因此不能推算出满足融冰工况条件下最大无功容量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种用于确定MMC型直流融冰装置最大无功容量的方法,以解决现有技术由于MMC型融冰装置参数众多,没有合理有效的满足内外部参数的耦合关系;没有充分发挥MMC型直流融冰装置有功、无功解耦控制的特性,因此不能推算出满足融冰工况条件下最大无功容量等技术问题。
本发明技术方案为:
一种用于确定MMC型直流融冰装置最大无功容量的方法,它包括:
步骤1、设定所需融冰线路的直流电阻值为R,线路直流融冰电流为I
步骤2、根据融冰装置交流侧线电压U
步骤3、根据交流侧线电压,计算桥臂电流交流分量、桥臂电流直流分量和桥臂电流有效值;
步骤4、根据桥臂模块数量及有功功率P,计算单模块的电容量C1;
步骤5、根据桥臂有效电流,在无功运行模式下,MMC装置可视为两套并联的无功补偿装置,计算无功容量;
步骤6、确定无功容量对应的模块电容进行核算得模块电容量C2;
步骤7、确定最大无功容量。
桥臂模块数量N的计算公式为:
桥臂电流交流分量的计算公式为:
桥臂电流直流分量的计算公式为:
I
桥臂电流有效值的计算计算公式为:
电容量C1的计算公式为:
式中
所述无功容量的计算公式为:
Q=2*U
模块电容量C2的计算公式为:
确定最大无功容量的确定方法为:如C2
根据步骤1-8计算出的有功功率、无功功率,即可确定MMC装置的有功无功运行范围,通过协调控制即可实现融冰、无功的同时输出。
本发明的有益效果:
本发明无功容量指在满足融冰条件且不改变硬件配置条件下,融冰装置所具备的最大无功输出能力;本发明详细阐述了MMC型直流融冰装置内外部参数的耦合关系,给出了满足融冰工况条件下推算最大无功容量的步骤,可充分发挥MMC型直流融冰装置有功、无功解耦控制的特性,提高设备可用率。
解决了现有技术由于MMC型融冰装置参数众多,没有合理有效的满足内外部参数的耦合关系;没有充分发挥MMC型直流融冰装置有功、无功解耦控制的特性,因此不能推算出满足融冰工况条件下最大无功容量等技术问题。
附图说明
图1为本发明MMC型融冰装置结构示意图。
具体实施方式
一种用于确定MMC型直流融冰装置最大无功容量的方法,用于依据工程需求确定MMC型直流融冰装置的有功容量及最大无功容量,确定装置运行的PQ圆,设定所需融冰线路的直流电阻值为R,线路直流融冰电流为I
S1:根据所述直流电阻值R,以及融冰接线的1-1、1-2接线方式,计算等效的融冰电阻R
S2:根据融冰装置交流侧线电压U
对计算所得值向上取整数,即得桥臂数量N值;
S3:根据步骤2所述交流侧线电压,可计算桥臂电流交流分量为:
桥臂电流直流分量为:
I
桥臂电流有效值为:
S4:根据桥臂模块数量及有功功率P,计算单模块的电容量C1,式中
S5:根据步骤3所计算的桥臂有效电流,在无功运行模式下,MMC装置可视为两套并联的无功补偿装置,无功容量为
Q=2*U
S6:对步骤5所确定无功容量对应的模块电容进行核算,可得模块电容量C2,
S7:如C2
S8:根据步骤1及步骤8所计算出的有功功率、无功功率,即可确定MMC装置的有功无功运行范围,通过协调控制即可实现融冰、无功的同时输出。
本实施例采用以下具体参数说明:
10kV交流系统,直流融冰电流I
S1:融冰线路直流融冰电压为U
S2:融冰装置交流侧线10kV系统电压波动范围为8kV~12kV、直流融冰电压U
S3:根据步骤2所述交流侧线电压U
桥臂电流直流分量为:
I
桥臂电流有效值为:
S4:根据桥臂模块数量及有功功率P,计算单模块的电容量C1,式中
S5:根据步骤3所计算的桥臂有效电流I
S6:对步骤5所确定无功容量对应的模块电容进行核算,可得模块电容量C2,
S7:由于无功运行模式下模块电容量C2小于融冰模式下模块电容量C1,即该MMC型直流融冰装置可输出的最大无功容量为18.91Mvar。
S8:根据步骤1及步骤8所计算出的有功功率、无功功率,即可绘制出MMC型直流融冰装置的PQ圆,即有功无功运行范围,MMC型直流融冰装置即可在此范围内运行,实现融冰、无功输出的协调控制。
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