本发明涉及电力系统，尤其涉及一种基于mmc交流侧故障工况的直流母线波动抑制方法。
背景技术：
1、目前，模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,mmc)被认为是以电压源变流器为基础的柔性直流输电系统中最受欢迎的拓扑结构，由于mmc具有模块化特点，因此可以轻松扩展，以满足更高的电压等级要求，使系统在预期运行条件下工作。
2、然而在mmc运行过程中，不可避免会出现交流侧故障现象，电网电压的负序分量会导致mmc输出电流不对称和失真并产生大量谐波成分，谐波损耗会降低发电和输电效率。与此同时，子模块电容电压出现波动，mmc环流中的零序二倍频成分将导致直流侧母线电流波动加剧，引起mmc直流侧母线电流波动变大，严重影响了mmc的安全稳定运行。交流侧故障时应首要保证mmc的连续运行能力，实现故障穿越。
3、文献[lij,konstantinoug,wickramasinghehr,etal.impactofcirculatingcurrentcontrolin capacitorvoltageripplesofmodularmultilevelconvertersundergridimbalances[j].ieeetransactionsonpowerdelivery,2017,pp(99):1-1]研究了不同不平衡电网条件下环流控制对电容器电压纹波的影响，通过瞬时信息的参考计算在环流中注入高阶谐波来改善mmc的运行，但会增加桥臂电流峰值和直流电流振荡。
4、文献[wangj,liangj,wangc,etal.circulatingcurrentsuppressionformmc-hvdcunderu nbalancedgridconditions[j].ieeetransactionsonindustryapplications,2017,53(4):3250-3259]提出了基于pr控制器的改进策略，可消除电网不平衡引起的环流和直流线电压纹波。文献[zhuminglin,li,etal.designprincipleofflexibleprotectedcontrollerformodularmultil evelconverterunderunbalancedgridconditions[j].ieejtransactionsonelectricalande lectronicengineering,2018,13(4):570-579]介绍了交流电网故障条件下的双d-q坐标灵活保护控制方法，在交流电流控制器中引入了加权因子，以灵活调整正序和负序分量。文献[tuq.suppressingdcvoltageripplesofmmc-hvdcunderunbalancedgridconditi ons[j].ieeetransactionsonpowerdelivery,2012,27(3):1332-1338]从能量的角度发现了mmc中的环流零序二倍频成分是影响直流侧电流波动的主要因素，并提出一种辅助直流电压纹波抑制控制器(dcvrsc)，针对性消除了mmc系统直流电压中的二次谐波，但上述文献的研究并未全面分析各类交流侧故障下的控制策略的控制性能，且未考虑到仅抑制零序二倍频的控制策略所导致mmc运行特性影响。
5、因此，为了完善不同mmc直流母线波动方案在各类交流侧故障下的控制性能，明确不同方案的优劣势，有必要对交流系统故障时mmc直流母线波动特性进行进一步验证分析，并设计更具有针对性的工程实用方法。
6、鉴于此，本技术提出一种基于mmc交流侧故障工况的直流母线波动抑制方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对背景技术中没有为分布式建模提供模型提供管理方案的问题，提出一种基于mmc交流侧故障工况的直流母线波动抑制方法。
2、本发明的技术方案：一种基于mmc交流侧故障工况的直流母线波动抑制方法，包括：
3、通过t/4分离方法对电网电压和并网电流进行正负序分离，进行坐标变换得到dq坐标系下的分量；
4、计算并网电流在dq轴的正负序指令值，且将负序dq指令值设置为0，实现并网电流对称；
5、根据抑制环流二倍频全部成分和仅抑制零序二倍频成分引起的不同效果，设计两种不同直流母线波动抑制方案，将被抑制后的环流理想值作为环流控制器的指令值，然后采用pr控制器，实现对二倍频成分的抑制处理；
6、对比分析两种方案对mmc及子模块运行特性的影响，并明确二者的优劣势。
7、可选的，所述t/4分离方法包括：
8、mmc电流并网对称控制采用pi控制器，dq轴电流指令值与实际值作差经过pi控制器得到的物理量即为并网电感上的压降；
9、根据前馈和解耦控制规律，得到dq坐标系下正负序电压控制指令值，表示为：
10、
11、式中：表示为dq轴坐标系下的正负序电压指令值；kp、ki为pi控制器中的比例与积分系数；i+d_ref-i+d为电网电流的d轴正序电流指令值减去实际值；ed+、eq+、ed-、eq-为电网电压eabc在dq坐标系下的正负序值，其中a,b,c代表abc三相；ωl为桥臂电感感抗；id+、iq+、id-、iq-为电网电流在dq坐标系下的正负序值。
12、可选的，根据所述坐标变换将dq坐标系下正负序电压控制指令值转换成abc坐标系下电压指令值，再经过桥臂电压算法求出桥臂电压指令值，即：
13、
14、式中：uxp_ref和uxn_ref为abc坐标系下的上下桥臂电压指令值；udc为直流侧电压；u+x_ref为abc坐标系下的正序电压指令值；u-x_ref为abc坐标系下的负序电压指令值；eabc0为电网电压eabc中的零序成分。
15、可选的，所述两种不同直流母线波动抑制方案的第一方案为：同时解决环流和直流母线电流低频波动问题，将环流中的二倍频成分完全抑制，所述环流控制器的指令值表示为：
16、
17、式中：等式左边中idiffa_ref、idiffb_ref、idiffc_ref表示为环流控制器的三相环流指令值；等式右边是理想状态下的三相直流环流值，其中，m+表示正序成分调制度，m-表示负序成分调制度，m0表示零序成分调制度，i+表示网侧电流中正序成分的幅值，为正序成分初始相位角，为负序成分初始相位角，为正序成分初始相位角，表示网侧电流中正序成分的初始相位角。
18、可选的，所述两种不同直流母线波动抑制方案的第二方案为：为了降低子模块电容电压幅值波动，仅抑制环流中的零序二倍频成分，正、序二倍频环流成分保留，所述环流控制器的指令值表示为：
19、
20、式中：等式右边是剔除环流中的零序二倍频成分之后的理想值，依次为环流的直流成分、正序二倍频成分和负序二倍频成分，环流直流成分也即环流的平均值，其中ea、eb、ec表示为abc三相网侧电动势，ia、ib、ic表示为abc三相网侧电流。
21、可选的，所述环流控制器的指令值与实际值做差经过pr控制器后得到物理量即为桥臂电抗器上的压降，然后将此电压值叠加到桥臂电压指令值中，得到环流抑制后的电压指令值，最后进行标幺化处理得到调制波信号，控制子模块的开关序列，即：
22、
23、式中：udiffx_ref为桥臂电抗器上的压降。
24、与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
25、1、给出的两种方案都能抑制因mmc交流侧故障产生的直流母线二倍频波动，其中第一方案的环流二倍频被全部抑制，对于子模块数量巨大的系统，有助于减小因环流二倍频造成的器件功耗，提高系统稳定运行的能力；第二方案的子模块电容电压幅值波动更小，可降低对子模块电容容值的需求，有助于实现换流器轻型化设计；
26、2、可以明确两种方案在环流抑制、子模块电容电压波动抑制等性能上的优劣势，为交流侧故障下mmc控制策略设计及选择提供参考依据，对高压直流输电系统设计选型具有一定意义；
27、3、不同的mmc直流母线波动抑制方案有其最适合的应用场景，可结合系统的运行工况需求灵活选择不同的控制方案。
1.一种基于mmc交流侧故障工况的直流母线波动抑制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于mmc交流侧故障工况的直流母线波动抑制方法，其特征在于，实现并网电流对称控制包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于mmc交流侧故障工况的直流母线波动抑制方法，其特征在于，根据所述坐标变换将所述dq轴坐标系下的正负序电压指令值转换成abc坐标系下电压指令值，再经过桥臂电压算法求出桥臂电压指令值，即：
4.根据权利要求3所述的一种基于mmc交流侧故障工况的直流母线波动抑制方法，其特征在于，所述两种不同直流母线波动抑制方案的第一方案为：同时解决环流和直流母线电流低频波动问题，将环流中的二倍频成分完全抑制，所述环流控制器的指令值表示为：
5.根据权利要求3所述的一种基于mmc交流侧故障工况的直流母线波动抑制方法，其特征在于，所述两种不同直流母线波动抑制方案的第二方案为：为了降低子模块电容电压幅值波动，仅抑制环流中的零序二倍频成分，正、序二倍频环流成分保留，所述环流控制器的指令值表示为：
6.根据权利要求4或5所述的一种基于mmc交流侧故障工况的直流母线波动抑制方法，其特征在于，所述环流控制器的指令值与实际值做差经过pr控制器后得到物理量即为桥臂电抗器上的压降，然后将此电压值叠加到桥臂电压指令值中，得到环流抑制后的电压指令值，最后进行标幺化处理得到调制波信号，控制子模块的开关序列，即：
