[发明专利]基于下垂控制的MMC换流器的启动控制方法和控制系统

说明书

本发明涉及基于下垂控制的MMC换流器的启动控制方法和控制系统，对子模块进行充电，使子模块电压达到额定电压值；当系统为有源网络时，计算网侧电压相位值，并计算设定的相位值与网侧电压相位值的误差值，将该误差值赋予附加相位积分器作为初值，计算相位附加相位值；最后根据解锁信号，解锁换流器，完成启动。该启动控制方法适用于柔直无切换孤岛‑联网控制策略，在启动时利用相位补偿的方式对相位进行补偿，使相位满足要求，能够使换流器平滑的进入稳态，实现换流器的平滑启动，降低启动过程中产生的冲击；启动过程中不会出现过电压和桥臂过流的情况发生，使得换流器能够快速稳态运行。

技术领域

本发明属于MMC换流器的启动控制技术领域。

背景技术

电压源换流器型直流输电(VSC-HVDC)采用可关断电力电子器件，无需借助外部电源可实现换相，具备有功无功独立控制、向弱电网和无源网络供电等传统直流输电系统不具备的功能。柔性直流输电技术拓展了直流输电的应用领域，如图1所示，为典型的柔性直流输电系统，除了将其应用于传统电网互联，还可应用于给孤远地区供电，比如离岸岛屿供电。

当连接至换流站的交流电网为有源网络时，换流站和同步发电机将并列运行，柔性直流输电系统将工作于联网模式下；当连接至换流站的交流电网为无源网络时，换流站将单独工作，柔性直流输电系统将工作于孤岛模式下。

柔性直流输电系统在联网模式下和孤岛模式下，其控制策略完全不一样。在联网模式下，换流器的控制方式可以是定有功/无功控制，而在孤岛模式下，换流器的控制方式将切换至定交流电压控制上。采用模式切换的孤岛-联网控制方式目前已在我国的舟山五端柔直工程中得到应用。然而该方式的控制系统设计较为复杂，还需对系统的孤岛-联网状态进行判断。为此，有学者提出了无需模式切换的孤岛-联网转换控制策略，该控制策略基于下垂控制，能够平滑的实现系统孤岛-联网转换。

然而，该控制策略只提出了系统在稳态运行情况下的孤岛联网转换，而未考虑系统在启动过程中可能存在的冲击和失稳。

发明内容

本发明的目的是提供基于下垂控制的MMC换流器的启动控制方法和控制系统。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种基于下垂控制的MMC换流器的启动控制方法，包括以下步骤：

(1)对子模块进行充电，使子模块电压达到额定电压值；

(2)判断系统是否为有源网络；

(3)当系统为有源网络时，计算网侧电压相位值，并计算设定的相位值与所述网侧电压相位值的误差值；

(4)将所述误差值在解锁信号的上升沿时刻赋予附加相位积分器，作为该积分器的初始值，根据解锁信号的上升沿使能所述附加相位积分器，根据附加相位积分器计算附加相位值，并将附加相位值与所述设定的相位值进行叠加生成最终相位值，根据所述最终相位值控制解锁换流器，完成启动。

所述设定的相位值为MMC换流器的控制系统中本地50Hz相位生成器所生成的相位值。

所述附加相位值还与功率偏差相关，所述功率偏差为设定输出功率值与实际输出功率值的误差值。

所述附加相位积分器的数学计算公式为：

θ_附＝mod(K_f∫(P_set-P)dt+θ′，2π)，

其中，mod()为取余函数，θ_附为所述附加相位值，P_set为设定输出功率值，P为实际输出功率值，θ′为所述误差值，θ′＝θ₀₁-θ_g，θ₀₁为设定的相位值，θ_g为网侧电压相位值，K_f为系数。