Analysis of Influence Mechanism of Positive-Negative Sequence Current Control Loops on AC Impedance Fluctuation Characteristics of HVDC System

Taiyuan YIN; Yue WANG; Xiaolei WANG; Pu LIU; Fengmo LI; Jie SUN

doi:10.7500/AEPS20210430024

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Analysis of Influence Mechanism of Positive-Negative Sequence Current Control Loops on AC Impedance Fluctuation Characteristics of HVDC System

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Analysis of Influence Mechanism of Positive-Negative Sequence Current Control Loops on AC Impedance Fluctuation Characteristics of HVDC System
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 10, Pages: 149-158(2022)
- 作者机构：
  
  1.电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学),陕西省西安市 710049
  2.中原工学院电子信息学院,河南省郑州市 450007
  3.郑州轻工业大学电气信息工程学院,河南省郑州市 450002
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5100-202056393A-0-0-00)
- DOI：10.7500/AEPS20210430024
  CLC：
- Received：30 April 2021，
  
  Revised：2022-02-24，
  
  Published Online：25 April 2022，
  
  Published：25 May 2022
- 稿件说明：
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尹太元,王跃,王晓雷等.正负序电流环对柔直系统交流阻抗波动特性影响机理分析[J].电力系统自动化,2022,46(10):149-158.

YIN Taiyuan,WANG Yue,WANG Xiaolei,et al.Analysis of Influence Mechanism of Positive-Negative Sequence Current Control Loops on AC Impedance Fluctuation Characteristics of HVDC System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(10):149-158.
尹太元,王跃,王晓雷等.正负序电流环对柔直系统交流阻抗波动特性影响机理分析[J].电力系统自动化,2022,46(10):149-158. DOI： 10.7500/AEPS20210430024.

YIN Taiyuan,WANG Yue,WANG Xiaolei,et al.Analysis of Influence Mechanism of Positive-Negative Sequence Current Control Loops on AC Impedance Fluctuation Characteristics of HVDC System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(10):149-158. DOI： 10.7500/AEPS20210430024.

摘要

柔性直流输电系统广泛采用阻抗分析法研究其稳定性问题，模块化多电平换流器(MMC)的阻抗模型是应用该分析方法的基础。在实际工程中，正负序电流控制环和序分离算法是MMC控制系统的重要组成部分。研究表明，当采用基于延时对消的正负序分离算法时，柔性直流输电系统的交流阻抗会出现规律性波动现象，但目前对该波动现象的机理研究尚不充分。首先，在考虑正负序电流控制环和序分离算法的前提下推导了MMC的详细阻抗模型，展现了阻抗波动现象，进而研究了正负序电流环控制器参数的不一致性对该波动特性的影响。其次，推导了MMC的简化阻抗模型并验证了利用该模型分析阻抗波动现象的合理性。基于该简化模型，从理论上分析了阻抗波动现象的产生机理，并从理论上研究了交流阻抗波动会随着正负序电流环控制器参数不一致性的增加而进一步加剧的影响机理。最后，通过实验验证了上述理论分析的正确性。

Abstract

Impedance analysis method is widely used to study the stability of modular multilevel converter based high voltage direct current transmission (MMC-HVDC) system. The impedance model of modular multilevel converter (MMC) is the basis of the application of this analysis method. In the practical engineering

the positive-negative sequence current control loops and the sequence separation algorithm are the important components of the MMC control system. The research shows that when the delay-cancellation based positive-negative sequence separation algorithm is adopted

the AC impedance of the MMC-HVDC system will fluctuate regularly. However

the mechanism of this fluctuation phenomenon is not fully studied at present. Firstly

considering the positive-negative sequence current control loops and the sequence separation algorithm

this paper deduces the detailed impedance model of MMC

reproduces the impedance fluctuation phenomenon

and then studies the influence of the inconsistency of controller parameters of positive-negative sequence current loop on the fluctuation characteristics. Secondly

the simplified impedance model of MMC is deduced and the rationality of using this model to analyze the impedance fluctuation phenomenon is verified. Based on the simplified model

the generation mechanism of impedance fluctuation phenomenon is analyzed theoretically

and the influence mechanism on the aggravation of AC impedance fluctuation with the increase of the inconsistency of controller parameters of positive-negative sequence current loop is studied theoretically. Finally

experiments verify the correctness of the above theoretical analysis.

关键词

Keywords

references

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