[发明专利]一种多回MMC-HVDC馈入极弱电网的控制策略

说明书

本发明公开了一种多回MMC‑HVDC馈入极弱电网的控制策略，包括：(1)每个MMC都采用同步发电机模拟控制方法，其中有功‑频率环用来模拟同步发电机的摇摆过程，无功‑电压环用来模拟同步发电机的励磁系统，并采用电流内环来限制故障电流和提高MMC响应速度；(2)MMC间的功率分配采用动态功率分配控制方法，该方法不再使用预先设定的功率参考值，而是根据系统负荷的变化，按特定比例动态调整功率参考值。本发明可以使多回MMC‑HVDC馈入极弱电网稳定运行，而且能够快速有效地进行功率分配，并消除系统因功率波动造成的频率偏差，可以使MMC像同步发电机一样具有惯性作用，在工程中具有非常强的参考意义与使用价值。

技术领域

本发明属于电力系统输电技术领域，具体涉及一种多回MMC-HVDC馈入极弱电网的控制策略。

背景技术

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)是电压源换流器型直流输电系统(high voltage direct current，HVDC)最有竞争力、最具应用前景的换流器拓扑。由于其制造难度小、损耗低、波形质量高、能向无源网络供电，MMC在各领域得到了广泛的应用。

随着MMC-HVDC工程的逐渐增多，一个区域电网很有可能形成两回或者多回MMC-HVDC馈入同一交流母线，或者彼此间电气距离很近的情况。例如，在德国风电并网项目中，已投运的HVDC Borwin1工程和HVDC Borwin2工程同落点于德国的Diele，而已投运的HVDCDolwin1工程则落点于离Diele不远处的West。未来，随着我国东海海上风电场的不断开发，华东电网也将形成多柔性直流馈入的情况。

截止目前，已投运的MMC-HVDC工程的最大输送容量为1000MW(鲁西背靠背柔性直流工程)。随着MMC技术的不断发展和制造成本的下降，MMC-HVDC的输送容量还将进一步增加，这等效地降低了区域电网的强度，甚至会形成大容量MMC-HVDC向弱电网供电的情况。

多馈入柔性直流输电系统向极弱交流电网供电的系统简化模型如图1所示，这里考虑两个MMC换流站共同向某个极弱交流电网供电的情况。图1中的SG是容量很小(占负荷功率的15％以内)的小型同步发电机(可视为小水电机组或柴油机组)，大部分的负荷功率由两个换流站(MMC1、MMC2)共同承担。当多回MMC-HVDC馈入极弱电网时，电网的安全稳定运行遇到了新的挑战，此时亟需研究出适用于多回MMC-HVDC馈入极弱电网的控制策略。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种多回MMC-HVDC馈入极弱电网的控制策略，该控制策略不仅可以使系统安全稳定运行，而且能够快速有效地进行功率分配，并消除因功率波动带来的频率偏差问题，在工程中具有非常强的参考意义与使用价值。

一种多回MMC-HVDC馈入极弱电网的控制策略，包括：

(1)为区域电网馈入功率的每个MMC均采用同步发电机模拟控制方法，所述同步发电机模拟控制方法包括有功-频率控制环节、无功-电压控制环节、输出电流跟踪控制环节以及内部环流抑制控制环节；其中：

所述的有功-频率控制环节用于根据有功功率通过计算得到虚拟同步发电机功角θ；所述的无功-电压控制环节用于根据无功功率通过计算得到dq坐标系下的MMC阀侧电流参考矢量所述的输出电流跟踪控制环节用于根据MMC阀侧电流参考矢量通过计算得到dq坐标系下的MMC桥臂差模电压参考矢量所述的内部环流抑制控制环节以MMC内部环流为0作为控制目标，通过计算得到dq坐标系下的MMC桥臂共模电压参考矢量

(2)MMC间的功率分配采用动态功率分配方法，即根据区域电网负荷的变化，按特定比例动态调整各MMC的功率参考值。

所述有功-频率控制环节通过以下控制方程计算出虚拟同步发电机功角θ：