[发明专利]柔性环网控制器双端虚拟电机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性环网控制器的控制技术，尤其涉及一种柔性环网控制器双端虚拟电机控制方法。

背景技术

电磁环网是电网发展过程中一种过渡阶段的电网结构，随着高一级电压电网的发展，传输负荷的不断增大，电磁环网己成为电力系统安全运行中的重要隐患，是电网运行函待解决的问题。

柔性直流输电技术能够灵活地控制有功和无功功率传输，具有不会对交流系统的短路电流水平产生影响、隔绝交流系统故障等优点。采用柔性直流输电技术，开发柔性环网控制器，在不增加电网短路电流水平、不降低电网稳定性的同时，增加电网运行的灵活性、可靠性。

因此，关于柔性环网控制器的环网稳定运行、潮流控制、功率调节、安全解列等问题已经引起业界关注。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种柔性环网控制器双端虚拟电机控制方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种柔性环网控制器双端虚拟电机控制方法，包括步骤：

(1)测量两端换流器交流侧的三相电压和电流；

(2)根据瞬时功率理论计算各自输入/输出有功功率和无功功率；

(3)再通过下垂控制方程和同步电机的机械运动方程、电磁暂态方程进行调节，计算得到换流器桥臂中点电势；

(4)最后通过电压电流双环控制得到调制波。

进一步地，合环运行时，逆变器侧加入同步控制器，当同步成功并网后，切除同步控制器

进一步地，所述步骤(3)中，有功环路的计算公式为：

式中，J为同步电机的转动惯量；ω为机械角速度；ω₀为额定角频率；T_m、T_e分别为机械转矩和电磁转矩；D_P为有功-频率下垂系数；θ为电机转子角位移。

进一步地，所述步骤(3)中，无动环路的计算公式为：

式中，Q_e为同步电机实际输入/输出的无功功率，Q_set为设定的无功功率给定值，D_q为无功-电压下垂系数，U_n为输入/输出电压的额定有效值，U_o为实际输入/输出电压有效值，K为无功-电压控制环路的惯性系数，E为计算得到的电压指令值。

进一步地，所述步骤(4)中，电压电流双环控制可以在dq坐标系或abc坐标系下进行。

进一步地，所述步骤(4)中，在abc坐标系下包括步骤：

(4.1)将功率环计算得到的换流器桥臂中点电压值和换流器交流侧三相电压值作比较，经过PR调节得到电流环的参考值；

(4.2)交流侧三相电流和电流参考值作比较，再经过单比例控制器输出调制波，和三角载波比较后，产生PWM开关信号。

进一步地，所述步骤(4)中，在dq坐标系下包括步骤：

(4.1)将功率环计算得到的换流器桥臂中点电压值和换流器交流侧三相电压电流值转换到dq坐标系下，经过PI环节得到电流环的参考值；

(4.2)交流侧电流和电流参考值作比较，再经过PI控制器分别得到dq轴的输出量；转换到αβ坐标系下，通过SVPWM产生开关信号。

有益效果：本发明具有以下优点：(1)能够很好地改善整流侧输入侧功率因数，实现直流母线电压稳定且灵活可控，无静差地跟踪逆变侧输出的电压大小、频率，精确控制逆变侧输出有功、无功，调节系统潮流；(2)逆变侧能平滑并网，使系统安全合环、解列；(3)能够积极响应电网异常事故、参与电网调节；当电网发生故障时，本发明控制方法可以使两端换流站具有同步电机的惯性和阻尼特性，为电网提供频率和电压支撑。

附图说明

图1是柔性环网控制器的简单模型框图；

图2是总体控制框图；

图3是有功环的结构框图；

图4是无功环的结构框图；

图5是a、b分别是dq坐标系下和abc坐标系下的电压电流环的控制框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。