[发明专利]一种用于控制连接到电网的电力系统的系统和方法

权利要求书

1.一种用于控制连接到电网的电力系统的方法，所述电力系统具有多个电力子系统集群，每个电力子系统包括发电机并且限定定子电力路径和用于给电网供电的转换器电力路径，所述转换器电力路径具有部分电力变压器和转子电力路径，所述方法包括：

通过控制器接收来自所述发电机的无功功率指令和测量的无功功率；

基于所述无功功率指令和所述测量的无功功率之间的差值，通过所述控制器产生无功功率误差信号；

通过无功功率调节器接收所述无功功率误差信号；

基于所述无功功率误差信号，通过所述无功功率调节器产生电压指令；

基于参考电抗和公共耦合点处的电压，通过下垂控制器产生电压下垂信号；

根据所述电压下垂信号产生一个预定范围，其中所述预定范围用以限制所述电压指令；

通过所述控制器根据所述电压下垂信号和所述发电机的限制的电压指令或测量的端电压中的至少一个产生电压误差信号；以及

基于所述电压误差信号，通过电压调节器产生用于所述转换器电力路径的无功电流指令。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述参考电抗是虚拟的基座安装式变压器的电抗。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述公共耦合点处的电压大致上等于所述发电机的测量的端电压。

4.如权利要求1所述的方法，其中，根据所述电压下垂信号产生所述预定范围包括：

将所述电压下垂信号加至原始电压范围的最大值，以获得所述预定范围的最大值；以及

从原始电压范围的最小值中减去所述电压下垂信号，以获得所述预定范围的最小值。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：基于所述无功电流指令，通过所述控制器产生所述转换器电力路径的无功电压指令。

6.如权利要求5所述的方法，还包括：基于所述无功电压指令，通过所述转子电力路径的开关元件将来自所述发电机的AC功率转换为无功DC功率。

7.如权利要求1所述的方法，其中，通过所述控制器根据所述电压下垂信号和所述发电机的限制的电压指令或测量的端电压中的至少一个产生所述电压误差信号，包括：

从所述限制的电压指令中减去所述测量的端电压，得到第一值；

将所述测量的无功功率乘以所述电压下垂信号，得到第二值；以及

从所述第一值中减去所述第二值以获得所述电压误差信号。

8.如权利要求1所述的方法，其中，所述电压调节器包括比例积分(PI)控制器、比例微分(PD)控制器、比例积分微分(PID)控制器和状态空间控制器中的至少一个。

9.如权利要求1所述的方法，其中，每个电力子系统的发电机包括双馈感应发电机(DFIG)。

10.一种用于连接到电网的电力系统的控制系统，所述电力系统具有多个电力子系统集群，每个电力子系统包括发电机并且限定定子电力路径和用于给电网供电的转换器电力路径，所述转换器电力路径具有部分电力变压器和转子电力路径，所述控制系统包括：

一个或多个传感器，用于产生来自所述发电机的测量的无功功率或测量的端电压中的至少一个；

控制器，被配置为接收来自所述发电机的无功功率指令和所述测量的无功功率，并基于所述无功功率指令和所述测量的无功功率之间的差值产生无功功率误差信号；

无功功率调节器，被配置为接收所述无功功率误差信号，并基于所述无功功率误差信号产生电压指令；

下垂控制器，被配置为基于参考电抗和公共耦合点处的电压来产生电压下垂信号；限制器，被配置为根据所述电压下垂信号产生一个预定范围，其中所述预定范围用以限制所述电压指令；

所述控制器还被配置为根据所述电压下垂信号和所述发电机的限制的电压指令或测量的端电压中的至少一个产生电压误差信号；以及

电压调节器，被配置为基于所述电压误差信号产生无功电流指令。