[发明专利]一种改进的背靠背柔性直流输电系统电流双环控制策略

说明书

本发明公开了一种改进的背靠背柔性直流输电系统电流双环控制策略，其能够在系统扰动和故障下抑制直流环节电压和变换器功率振荡。本专利为解决三相系统中的电压不平衡引起直流链路电压和功率的振荡。首先建立背靠背柔性直流输电系统作为并联模式下可转换静态传输控制器(CSTC)系统的模型，然后提出了一种基于电压和电流直流分量和交流分量的矢量电流控制的新型控制策略。提出的控制策略旨在抑制系统扰动和故障下直流环节电压和变换器功率的振荡。最后仿真试验由PSCAD‑EMTDC环境软件实现。仿真结果表明了该控制器在正常和不平衡交流条件下应用于CSTC系统的可行性。

技术领域

本发明涉及一种改进的背靠背柔性直流输电系统电流双环控制策略，属于电力电子领域。

背景技术

由于电力电子系统具有很高的持续性和稳定性，人们对电力变换器在不同电力系统条件下实现其运行功能的最优控制器设计进行了大量的研究。值得一提的是，从实际应用的角度来看，由于直流环节电压的鲁棒性导致了直流电容器组的减少，因此直流环节电压控制一直是许多研究的重点。由于VSC性能的好坏取决于电流控制技术，因此提出了几种适用于三相脉宽调制(PWM)变换器的控制策略，以及在不平衡条件下BTB-VSC系统的比例积分控制器设计。

本发明介绍了一种新颖的控制策略，用于解决基于功率转换器的系统在扰动和故障下抑制直流环节电压和变换器功率的振荡问题。不在使用负序电流控制器，而是采用一种新的电流控制方法来补偿d-q参考坐标系中电流和电压的变化量，由于双线频率波动干扰情况下，电流和电压的d轴和q轴矢量由直流和交流分量组成。利用可转换静态传动控制器系统(CSTC)对所提出的电流控制器进行了测试和验证。CSTC是从统一潮流控制器(UPFC)中提取出来的，可以跨变压器或变电站安装。但与UPFC设备不同的是，由于BTB-VSC系统的两个相互作用点(POI)之间存在电力变压器，该系统可以采用并联配置方式连接。这种配置有助于容纳更多的可再生能源。

本发明基于直流分量和交流分量，提出了d-q同步坐标系下的矢量电流控制方法，并将其作为CSTC系统逆变器的邻接模块。在平衡和不平衡电网条件下，对三电平变流器的电流控制器进行了研究。利用高通滤波器(HPF)检测出故障状态下有功功率的纹波，然后由电流控制器对纹波进行补偿。最后仿真试验由PSCAD-EMTDC环境软件实现。仿真结果表明了该控制器在正常和不平衡交流条件下应用于CSTC应用系统的可行性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种改进的背靠背柔性直流输电系统电流双环控制策略，其能够在系统扰动和故障下抑制直流环节电压和变换器功率的振荡。

实现本发明目的的技术方案是提供一种改进的背靠背柔性直流输电系统电流双环控制策略，包括如下步骤：

步骤1：针对可转换静态传输控制器系统，介绍其拓扑结构和特点，分析背靠背电压源变换器系统接入的可行性；

步骤2：根据步骤1中分析的可行性，基于状态空间法，建立背靠背电压源变换器系统作为并联模式下可转换静态传输控制器系统的模型；

步骤3：根据步骤2中建立的模型，提出一种改进的电流双环控制策略，即通过控制电压和电流的直流分量和交流分量来改进传统的电流双环控制器。

进一步的，步骤1中：针对可转换静态传输控制器系统，介绍其拓扑结构和特点，分析背靠背电压源变换器系统接入的可行性；可转换静态传输控制器是从统一潮流控制器中提取出来的，可以跨变压器或变电站安装，由于背靠背电压源变换器系统的两个相互作用点之间存在电力变压器，该系统采用并联配置方式连接，对系统提供无功支持和变压器备用。

进一步的，所述步骤2中根据步骤1中分析的可行性，建立背靠背柔性直流输电系统作为并联模式下可转换静态传输控制器系统的模型。

更进一步的，步骤2中：根据步骤1中分析的可行性，基于状态空间法，建立背靠背电压源变换器系统作为并联模式下可转换静态传输控制器系统的模型，系统建模如下所述：