[发明专利]一种柔性直流换流器定交流侧电压控制系统及方法

说明书

本申请公开了一种柔性直流换流器定交流侧电压控制系统及方法，包括：将正序交流电压外环控制环节的正序交流侧dq轴电压实际值分别改为对应的正序交流侧电压dq轴总电压，使得正序交流侧电压d轴和q轴参考值分别减去对应的正序交流侧d轴和q轴总电压后得到的正序d轴和q轴电压偏差量，经过正序交流电压外环控制环节中的PI控制器后得到电流内环d轴和q轴参考值，作为正序电流内环控制环节的输入；去掉正序电流环以及负序电流环中的电压前馈模块的滤波环节，使得正序电流环和负序电流环的电压前馈均采用瞬时电压值前馈。本申请极大降低了柔性直流换流器接入无源网络或孤岛风电场发生中高频谐振的风险。

技术领域

本申请涉及高压直流输电技术领域，尤其涉及一种柔性直流换流器定交流侧电压控制系统及方法。

背景技术

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电技术具有控制灵活、输出电压谐波含量小、可向无源系统供电等优点，近年来在异步电网互联、远距离输电、大规模海上风电并网等领域得到广泛应用。由于柔性直流换流器为具有宽频响应特性的电力电子装置，在某些频段呈现出负阻尼特性，当柔性直流输电系统接入交流电网或风电系统时易引发谐波谐振现象。因此，有必要针对柔性直流系统接入交流电网的高频谐振问题提出有效的抑制措施。

在不同的应用场景下，柔性直流换流器的控制策略存在差异，当柔性直流换流器接入交流大电网时通常采用电网跟踪型控制策略，通过PLL实现与交流电网的同步，如传统的定功率、定直流电压控制策略等。当接入无源网络或孤岛风电场时通常采用定交流侧电压控制策略，无需跟踪交流电网相位，通过控制交流侧输出电压幅值和频率，为无源系统或风电场提供稳定可靠的电压支撑。目前，国内外针对电网跟踪型控制策略的柔性直流换流器高频谐振问题开展了大量研究，并提出了有效的抑制措施。而对于定交流侧电压控制策略下的柔性直流换流器高频谐振问题研究尚处于起步阶段，并且缺乏有效的抑制措施。

发明内容

本申请实施例提供了一种柔性直流换流器定交流侧电压控制系统及方法，解决了现有的柔性直流换流器在定交流侧电压控制策略下中高频阻抗特性较差，当接入无源系统或孤岛风电场时产生中高频谐振的风险高的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种柔性直流换流器定交流侧电压控制系统，所述系统包括：

dq轴正变换环节、正序电压外环控制环节、正序电流内环控制环节、负序电流内环控制环节、dq轴逆变换环节；所述正序电流内环控制环节包括正序电流PI控制模块、dq轴解耦控制模块、电压前馈模块，所述电压前馈模块包括滤波环节；所述负序电流内环控制环节包括负序电流PI控制模块、dq轴解耦控制模块、电压前馈模块，所述电压前馈模块包括滤波环节；

将所述正序电压外环控制环节的正序交流侧dq轴电压实际值分别改为对应的正序交流侧电压dq轴总电压，使得正序交流侧电压d轴和q轴参考值分别减去对应的正序交流侧d轴和q轴总电压后得到的正序d轴和q轴电压偏差量，经过所述正序电压外环控制环节中的PI控制器后得到电流内环d轴和q轴参考值，作为所述正序电流内环控制环节的输入；

去掉正序电流环以及负序电流环中的所述电压前馈模块的滤波环节，使得所述正序电流环和所述负序电流环的电压前馈均采用瞬时电压值前馈。

可选的，设置所述正序电压外环控制环节中的PI控制器比例系数与所述正序电流内环控制环节的PI控制器比例系数的乘积值为1。

可选的，设置所述正序电流内环控制环节以及所述负序电流内环控制环节的PI控制器比例系数值为0.3～0.8。

本申请第二方面提供一种柔性直流换流器定交流侧电压控制方法，所述方法包括：

将正序电压外环控制环节的正序交流侧dq轴电压实际值分别改为对应的正序交流侧电压dq轴总电压，使得得到的电流内环d轴和q轴参考值作为负序电流内环控制环节的输入；