[发明专利]具有短期频率支撑和直流侧振荡抑制功能的电容能量控制方法

说明书

本发明提出一种具有短期频率支撑和直流侧振荡抑制功能的电容能量控制方法，其包括：基于交流侧频率偏差控制得到电容能量控制的参考功率指令修正量ΔW_c1；利用直流侧虚拟电容能量控制得到直流侧修正量ΔW_c2；通过对MMC电容能量的稳态功率进行修正得到电容能量控制的参考功率指令让MMC电容能量根据交流侧的频率波动和直流母线的电压进行响应，参与振荡能量的吸收，该控制方法从MMC电容直接汲取能量，对交流侧频率和直流侧振荡的响应迅速，可以具有短期频率支撑和直流侧振荡抑制的功能，充分发挥MMC电容能量阻尼控制的优势。

技术领域

本发明属于电网振荡控制技术领域，具体涉及一种具有短期频率支撑和直流侧振荡抑制的电容能量控制方法，特别是涉及一种具有短期频率支撑和直流侧振荡抑制功能的电容能量控制方法。

背景技术

在换流器与外部电路如风机和弱电网的相互作用中，控制器参数整定不恰当，换流器输出功率过大,和电网过弱都会导致换流器与外部电路阻抗不匹配，从而在交流侧或直流侧出现次同步振荡，影响电网的安全稳定运行。

目前对换流器交流侧次同步振荡的抑制方法有：在MMC交流电压控制器中加入串联虚拟电阻；在送端换流站外环中加入附加阻尼控制和引入功率阻尼同步控制等。上述控制在两电平与MMC拓扑中的实施差异较小，未充分利用MMC特点。

传统直流电网的动态特性主要由下垂控制的增益和直流电网中电容的总存储能量决定。当采用两电平换流器时，直流电网的总存储能量由换流器直流侧电容决定，此时改善直流电网的动态特性仅通过调整下垂控制的增益实现，对直流电网稳定性的提升效果有限。当采用模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)时，根据MMC的控制策略，其内部电容能量与直流侧母线电压解耦，这部分能量可以用于支撑直流电压，提升直流电网的稳定性。

MMC的电容能量控制分为两种：一种是内部能量均衡控制，用于控制上下桥臂电容能量的差值，实现MMC内部能量均衡，该控制可以减小电容电压波动；另一种是总电容能量控制，用于控制上下桥臂电容能量之和，即MMC交流测和直流侧能量之差。通过控制环流的零序分量即可控制MMC中存储的总电容能量，利用电容能量控制可以实现减小环流波动，提供交流侧短期频率支撑、提升直流电网稳定性，提供惯量支撑和抑制低频振荡等功能。电容能量控制可以为MMC控制系统提供多余的自由度，并在短时间尺度内提供阻尼能量。内部能量均衡控制能有效抑制MMC阻抗中的谐振峰，但能量控制仅仅保持电容器中能量为恒定值，没有对电容能量进行调制。为充分利用MMC电容能量释放和存储的快速性和灵活性，进一步为交流侧提供短期频率支撑和提高能量控制对直流电网振荡的阻尼效果，需要在控制系统中加入总电容能量控制。现有技术中对MMC总电容能量普遍不作调制，存在MMC电容能量未充分参与交流侧短期频率支撑和阻尼直流电网次同步振荡的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有短期频率支撑和直流侧振荡抑制功能的电容能量控制方法，以充分利用MMC电容能量释放和存储的快速性和灵活性特性，提升交直流混联电网的运行的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：利用基于能量控制的阻尼控制器得到模块化多电平变流器(MMC)电容能量控制的参考功率指令；MMC电容充当缓冲器，让电容能量根据直流母线的电压进行响应，充分参与振荡能量的吸收，达到抑制直流电网次同步振荡的效果；控制对象的输出为MMC电容能量控制的参考功率指令，被控系统为包含MMC的直流电网。