[发明专利]一种换流器控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统直流输电技术领域，具体涉及一种换流器控制方法。

背景技术

柔性直流输电技术，是实现大规模可再生能源多点汇集、清洁能源高效利用和灵活消纳的一项重要技术手段，同时也是能源互联网快速发展的重要技术支撑。利用柔性直流输电系统实现联网，孤岛或弱系统下的稳定运行是可再生能源灵活上网和消纳的重要前提。

当今适用于柔性直流输电工程应用的换流器一般采用两台或两台以上换流器的交流侧并联结构。由两台换流器构成的双极柔性直流输电系统更适合现场工程使用，每个换流器构成双极柔性直流输电系统的一个极，两台换流器直流侧公共端利用金属回线或大地回线与对站双极柔性直流输电系统公共端构成回路。且双极柔性直流输电系统该可灵活选择与大地相连形成接地参考点或金属回线运行方式。

换流器在孤岛或无源等弱系统下运行时，交流侧缺乏系统电压支撑，其控制策略不同于联网模式。由于换流器建模和控制均在dq坐标系下实现，三相静止坐标系和旋转坐标系下的变换均需要提供参考相位，而孤岛或无源等弱系统不能简单通过锁相环PLL获取同步相位，因此需要人为提供合适的控制相位实现换流器的无源或孤岛弱系统控制。针对新能源孤岛或无源等弱系统的应用背景，换流器需首先保证交流电网的电压幅值和频率稳定，在这一前提下，换流器控制需要选择合适的交流电压幅值、相位和频率控制方法。目前针对新能源孤岛弱电网或无源系统并入柔直换流站，尚缺乏成熟的工程技术控制方案。

为满足上述应用背景的使用需求，需要设计一种适应于新能源接入的换流器控制方法。当换流器交流侧接入新能源孤岛或无源弱系统时，换流器应能提供稳定的交流电压，包括稳定的交流电压幅值和频率，同时在系统过负荷时，能较快实现功率下降，保证换流器和直流输电网种各设备的运行安全。

本发明的目的是提供一种换流器控制方法，用以解决新能源孤岛或无源等弱系统下电能交换和交流电压、频率稳定性等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括：

一种换流器控制方法，所述换流器为两台或两台以上交流侧并联结构，通过将换流器实测有功P_s、有功限制值P_lim、有功参考值P_ref以及电压相位额定值θ_nom作为控制输入信号得到系统电压相位参考值θ_ref，通过控制相位参考值,实现对孤岛运行方式下换流器有功功率的分配，该控制方法的步骤如下：

1)根据系统额定频率f_nom计算系统电压相位额定值θ_nom，具体计算公式为θ_nom＝2πf_nomt,其中π为圆周率，t为时间；

2)根据换流器运行状态，由外部条件获得有功参考值P_ref、有功限制值P_lim；

3)将电压相位额定值θ_nom，换流器实测有功P_s，有功参考值P_ref，有功限制值P_lim，作为控制输入信号，通过基于过负荷限制的有功-频率斜率控制方法得到系统电压相位控制值θ_ref。

进一步的,步骤3)所述的基于过负荷限制的有功-频率斜率控制方法，即基于过负荷限制的PF下垂控制；将换流器实测有功P_s、有功限制值P_lim进行偏差调节，得到有功参考偏差ΔP_ref；再将有功参考偏差ΔP_ref和实测有功P_s以及有功参考值P_ref进行偏差调节，得到电压相位偏差Δθ_ref；该电压相位偏差Δθ_ref和电压相位额定值θ_nom叠加后产生系统电压相位控制值θ_ref。

进一步的,所述偏差调节包括比例积分、比例、积分调节方式。

进一步的,换流器实测有功P_s和有功限制值P_lim的偏差仅考虑正偏差，即ΔP_ref(P_lim-P_s)＞0时作为输入条件参于后续计算，否则ΔP_ref取值位0。

进一步的,初始条件下各换流器的P_ref初始设定值保持相等。