[发明专利]一种动态修正直流电压的自适应下垂控制方法

说明书

本发明提出了一种动态修正直流电压的自适应下垂控制方法，包括：根据电压源换流器的物理模型，建立两相旋转坐标系下电压源换流器的数学模型，根据实时测量的有功功率与直流电压计算得到换流站的可用功率裕度与直流电压变化量，基于换流站传统下垂控制策略，将实时功率裕度与直流电压偏差引入到下垂系数中，同时优化有功功率指令值；建立附加直流电压稳定器，以直流电压变化量为输入，在功率扰动过程中自动调节有功功率指令值，从而减小直流电压变化量。本发明将直流侧不平衡功率合理分配，同时近似实现了直流电压的无差调节，有效提高了系统运行的稳定性。仿真结果表明，本发明在不同仿真条件下效果均优于常规下垂控制策略和改进下垂控制策略。

技术领域

本发明涉及多端柔性直流输电的技术领域，尤其涉及一种动态修正直流电压的自适应下垂控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，基于电压源换流器的多端柔性直流输电(voltagesource converter multi-terminal direct current，VSC-MTDC)系统能够独立调节有功功率和无功功率并且无换相失败等问题，且输电方式灵活、供电可靠，适合可再生能源的并网以及多区域电网的互联。

目前，VSC-MTDC系统级控制策略主要包括主从控制、裕度控制以及下垂控制。主从控制策略主要是将一个换流站作为主站控制直流电压，其余换流站作为从站控制有功功率，当主站因故退出运行时，从站转变运行方式成为主站来稳定直流电压，该控制策略对站间通讯要求较高。裕度控制策略是对主从控制策略的改进，无需站间通讯，但是在直流规模增大后，存在电压裕度值设定，控制模式切换慢等缺点，因而工程中一般不采用。下垂控制策略不存在上述缺陷，在同一时刻通过直流电压来调整换流站的功率输出，由多个下垂站共同消纳直流网络的不平衡功率。然而，采用下垂控制的换流站存在功率分配不合理，直流电压偏差较大的问题，影响系统的稳定运行。在电压源换流器多端柔性直流系统(VSC-MTDC)的工程实践中，下垂控制凭借多站协同的优势，被广泛应用于自主直流电压调节和功率共享，其本质是实现潮流的再分配，但会造成直流电压偏差的问题。

目前，许多学者对站间功率分配不合理而引起的直流电压偏差问题进行大量研究。文献[吴金龙,刘欣和,王先为,姚为正.多端柔性直流输电系统直流电压混合控制策略[J].电网技术,2015,39(06):1593-1599.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2015.06.020.]提出一种改进下垂控制策略，该策略将裕度控制与下垂控制相结合，实现了VSC-MTDC系统的多级直流电压稳定控制，但是多种控制模式的切换可能会影响系统的正常运行。文献[王渝红,陈勇,曾琦,李建,王彪,阳莉汶.适用于VSC-MTDC的改进下垂控制[J].高电压技术,2018,44(10):3190-3196.DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.20180619009.]提出将直流电压偏差引入到下垂系数中，通过多个下垂换流站来消纳不平衡功率的同时平滑调节直流电压，没有对不平衡功率的合理分配进行进一步研究。文献[刘英培,解赛,梁海平,王正平,邢志坤,郑连跃.适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略[J].电力建设,2018,39(11):69-76.]提出通过多个换流站分担采用定直流电压控制的主换流站有功功率的方法，使主换流站不易达到满载，从而维持直流电压的稳定，但是未限定下垂系数的上下限，容易导致系统的不正常运行。文献[曾琦,李兴源,张立奎.考虑运行损耗和功率裕度的VSC-MTDC系统改进优化下垂控制策略[J].高电压技术,2016,42(10):3117-3125.DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.20160926012.]考虑柔性直流系统的损耗以及各换流站的功率裕度来对下垂系数进行修正，并详细分析了所提控制策略的特性，但是直流电压偏差相对较大。

发明内容