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[发明专利]一种混合控制型全功率变换风电机组-CN202110814333.8有效
发明人：蔡旭;王晗;秦垚;张建文;施刚;吕敬;杨仁炘 -专利权人：上海交通大学
申请日： 2021-07-19 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： H02J3/48 文献下载
摘要：本发明公开了一种混合控制型全功率变换风电机组，包括，将网侧变换器外特性体现为电压源和电流源的混合控制型，机侧变换器的惯量响应控制和稳定控制；混合控制型全功率变换风电机组包括多组背靠背变换器，其中一部分的网侧变换器采用锁相环达到电网相位的锁定；在同步旋转坐标系下完成有功功率和无功功率的解耦控制；剩余部分的网侧变换器采用基于直流母线动态的自同步电压源控制；利用直流电容动态方程和转子运动方程完成无锁相环并网自同步，转子运动方程的控制输出角频率实时映射电网频率变化。本发明提供的网侧变换器电压源控制方法，利用直流母线电容动态和转子运动方程实现了并网自同步的控制目标，保证直流母线电压维持稳定。
一种混合控制功率变换机组

[发明专利]一种海风-柔直系统受端换流器的控制系统及方法-CN202310310001.5在审
发明人：王一凡;杨仁炘;陈美福;蔡旭;李晓彤;吕敬;孙勇 -专利权人：中国长江三峡集团有限公司;上海交通大学
申请日： 2023-03-27 - 公布日： 2023-06-27 - 主分类号： H02J3/16 文献下载
摘要：本发明公开一种海风‑柔直系统受端换流器的控制系统及方法，系统包括：电网同步模块获取换流器直流电压参考值与测量值并得到输出相位；无功控制模块获取换流器输出无功功率参考值与测量值得到换流器d轴输出电压给定值，将q轴输出电压给定值设为0；虚拟导纳控制模块获取公共点交流电压dq轴测量值给定值输出电流给定值；交流电流控制模块获取换流器输出交流电流dq轴给定值及测量值输出交流电压给定值；经过Park变换和反Park变换输出换流器三相交流电压调制波，输入调制和均压模块来控制换流器的电子开关通断，使受端换流器自主同步电网主动控制公共点电压，平抑附近电网的电压波动，在电网故障下输出无功电流主动支撑电网电压恢复。
一种海风系统换流控制系统方法

[发明专利]一种基于RTLAB的全数字化风电场仿真方法、系统及装置-CN202211346398.5在审
发明人：蔡旭;张智翔;李征;朱城昊;王晗;杨仁炘;曹云峰 -专利权人：上海交通大学
申请日： 2022-10-31 - 公布日： 2023-05-12 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于RTLAB的全数字化风电场仿真方法、系统及装置，方法包括：通过人工设置模型的输入量或与实际风电场同步数据，对仿真风电场各项基础参数进行初始化设置；通过深度学习及智能算法进行各风向偏航预处理；针对仿真风电场，建立相应的机组级模型、相应风电场场级模型及对应数据接口；根据所需数据量级对平台通讯软件进行初始化设置，进行模型整体的预编译处理；根据实际风电场数据设定服务器内的软件及算法，进行实时仿真；本发明统合了气动与电磁特性，达成了气机电控联动的风电场综合模型。通过高级算法服务器及云端通信系统，使本系统达成镜像风电场同步仿真，通过风速预测及尾流算法，为实际风电场的控制提供了参考及帮助。
一种基于 rtlab 数字化电场仿真方法系统装置

[发明专利]一种同步发电机支撑电网运行的自同步电压源风电机组-CN202110089760.4有效
发明人：蔡旭;秦垚;王晗;邵昊舒;杨仁炘 -专利权人：上海交通大学
申请日： 2021-01-22 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： H02J3/42 文献下载
摘要：本发明公开了一种同步发电机支撑电网运行的自同步电压源风电机组，控制单元通过自主感知电网频率变化，并结合同步发电机的惯量响应，由机侧变流器控制风电机组协同电网中同步发电机完成最优惯量响应；计及惯量响应的风电机组最大功率跟踪控制单元，在风电机组的三个运行阶段内，结合风力机的转速和转动惯量与风能利用效率的关系设计动态补偿算法，使得风能利用效率和惯量响应效果达到综合最优；离网独立运行控制单元通过自主感知风电机组端口电压变化，控制机侧变流器协同机组变桨系统，完成风电机组出力与负荷的功率实时平衡；在并离网切换过程中的无缝切换控制单元，通过端电压一致性控制算法控制并离网切换过程中风电机组端口电压的稳定。
一种同步发电机支撑电网运行电压源风电机组

[发明专利]自同步电压源全功率变换风电机组控制系统-CN202210320230.0有效
发明人：蔡旭;王晗;秦垚;邓桢彦;曹云峰;张琛;杨仁炘 -专利权人：上海交通大学
申请日： 2022-03-29 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： H02J3/38 文献下载
摘要：本发明公开了一种自同步电压源全功率变换风电机组控制系统，包括：启动控制模块，用于实现无冲击电流柔性并网启动控制；稳态控制模块，用于实现电网非故障状态下的电压源控制；暂态控制模块，用于实现电网故障状态下的电压源控制；暂稳态切换模块，用于实现稳态运行模式与暂态运行模式之间的无缝切换；不对称电流控制模块，用于实现不对称电网下的负序电流控制；谐波电流控制模块，用于实现含背景谐波电网下的谐波电流控制；电网阻抗自适应控制模块，用于实现不同短路比电网接入场景下的电网阻抗自适应控制。本发明可实现启动运行、稳态运行和暂态运行控制，以及机组接入不对称、含背景谐波和阻抗宽范围变化电网场景下的高性能稳定控制。
同步电压功率变换机组控制系统

[发明专利]风电场经二极管整流送出并网系统以及控制与保护系统-CN202210406725.5有效
发明人：蔡旭;杨明扬;杨仁炘 -专利权人：上海交通大学
申请日： 2022-04-18 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： H02J3/38 文献下载
摘要：本发明提供了一种风电场经二极管整流送出并网系统，多台全功率变换风电机组并联汇集于基于二极管整流器的送端换流站，送端换流站与岸上受端换流站相连；储能装置接入部分全功率变换风电机组的变流器直流母线上，汇集线路用交流断路器配置于全功率变换风电机组之间的交流汇集线路上，送端站交流断路器配置于送端换流站的交流侧，限流电抗器配置于岸上受端换流站的直流侧，岸上受端换流站的交流侧经变压器和受端站交流断路器与岸上电网相连。同时提供了一种控制与保护系统以及风电变流器网侧逆变器频率‑无功自平衡控制系统。本发明省去了集中式无功补偿装置，在实现海上换流设备和平台轻量化的同时，还确保了风电机组的稳定运行。
电场二极管整流送出并网系统以及控制保护

[发明专利]构网型模块化多电平换流器电流内环解耦控制方法及装置-CN202211365793.8在审
发明人：蔡旭;张琛;李建华;曹路;杨仁炘;黄志光;陈浩;时艳强;侯勇 -专利权人：上海交通大学;国家电网有限公司华东分部
申请日： 2022-10-31 - 公布日： 2023-01-10 - 主分类号： H02J3/38 文献下载
摘要：本发明实施例公开了一种构网型模块化多电平换流器电流内环解耦控制方法及装置，该方法包括：获取公共连接点的三相交流电压电流、输出有功功率和无功功率；根据输出有功功率和无功功率得到换流器的输出交流电压与相角参考值；根据三相交流电压电流和相角参考值获取公共连接点的dq轴电压分量和dq轴电流分量；通过积分控制获得dq轴电流的第一参考值；将dq轴的第一参考值经解耦环节分别获得dq轴第二参考电流；根据dq轴电流分量和dq轴第二参考电流分别获得dq轴控制信号；根据dq轴控制信号获得控制信号以控制换流器的投入或切除。本发明可使换流器在使用构网型控制并网时，减少其输出有功与无功的耦合问题，提高其控制的动态性能。
构网型模块化电平换流电流内环控制方法装置

[发明专利]基于MMC子模块能量同步的风场-柔直控制方法及系统-CN202011393107.9有效
发明人：蔡旭;杨仁炘;施刚 -专利权人：上海交通大学
申请日： 2020-11-30 - 公布日： 2022-09-23 - 主分类号： H02J3/40 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于MMC子模块能量同步的风场‑柔直控制方法及系统，所述方法包括受端换流站、送端换流站的控制。受端换流站的控制分为两部分，在交流侧，计算所有子模块能量和，并利用该能量实现对电网的无锁相环自同步问题，解决了传统电流型矢量控制弱电网下运行性能不佳的问题，同时，通过对电网频率的快速同步，可以实时地获取电网频率信息；在直流侧，利用补偿调制快速调节直流电压跟踪电网频率变化。送端换流站通过检测直流电压将电网频率变化反馈到风电场汇集点频率，辅助风场实现惯量响应。本发明具备良好的弱网运行性能，并可以主动支撑电网频率。
基于 mmc 模块能量同步控制方法系统

[发明专利]模块化多电平换流器的联网与孤岛运行控制方法及系统-CN202210760872.2在审
发明人：刘黎;蔡旭;俞恩科;詹志雄;饶友元;杨仁炘 -专利权人：上海交通大学;国网浙江省电力有限公司舟山供电公司
申请日： 2022-06-29 - 公布日： 2022-09-06 - 主分类号： H02J3/38 文献下载
摘要：本发明提供了一种模块化多电平换流器的联网与孤岛运行控制方法及系统，在联网运行时工作在定有功‑无功功率控制模式下，在孤岛运行时工作在定交流频率‑交流电压控制模式，并且能够实现两种运行模式的无缝切换。在交流侧，采用自适应虚拟导纳和电流内环在联网‑孤岛切换过程中限制换流器的输出电流。在直流侧，设计了有功功率‑直流电流的双闭环控制，并在控制环中利用限幅环节和子模块总能量的前馈来实现联网和孤岛模式的无缝切换。在该控制策略下，模块化多电平换流器不需要增加额外的联网/孤岛检测环节即可实现联网和孤岛模式的无缝切换，且切换过程十分平滑，能够保证切换过程中孤岛电力系统的稳定运行。
模块化电平换流联网孤岛运行控制方法系统

[发明专利]一种机组协同-分布卸荷的风场柔直系统故障穿越方法-CN202210230841.6在审
发明人：蔡旭;施朝晖;谢瑞;杨仁炘;王霄鹤;陈雨薇 -专利权人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司;上海交通大学
申请日： 2022-03-10 - 公布日： 2022-08-19 - 主分类号： H02J3/36 文献下载
摘要：本发明提供了一种机组协同‑分布卸荷的风场柔直系统故障穿越方法。在受端模块化多电平换流站子模块中添加分布式缓冲回路，在电网低电压故障发生后，检测到直流电压超过限制后投入，在故障前期起到限制直流电压升高的作用。同时送端换流站检测到直流电压超过限制后逐渐降低交流电压，配合风电场快速降低输出功率，利用风电机组内部DC chopper取代分布式耗能电阻实现对盈余功率的耗散。
一种机组协同分布风场柔直系统故障穿越方法

[发明专利]柔性直流并网系统送端换流器的过流控制方法-CN202210665780.6在审
发明人：李建华;曹路;蔡旭;黄志光;陈浩;时艳强;侯勇;杨仁炘 -专利权人：国家电网有限公司华东分部;上海交通大学
申请日： 2022-06-13 - 公布日： 2022-08-09 - 主分类号： H02H3/02 文献下载
摘要：本发明提供了一种柔性直流并网系统送端换流器的过流控制方法，包括：获取公共连接点的交流电压均方根值、三相交流电压和三相交流电流；获取送端换流器的交流内电势的幅值和相位；根据相位和三相交流电压以及三相交流电压获取公共连接点的d轴电压分量、q轴电压分量、d轴电流分量和q轴电流分量；根据d轴电压分量与交流内电势的幅值的差值以及q轴电压分量通过虚拟导纳方法分别获得d轴的第一参考电流和q轴的第一参考电流；将其通过圆形限流方法分别获得d轴的第二参考电流和q轴的第二参考电流；再使用两者获得控制信号；通过控制信号控制送端换流器的开启或关断。本发明可以使得送端换流器快速限制输出电流，防止过流问题的产生。
柔性直流并网系统换流控制方法

[发明专利]消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法及系统-CN202210085956.0在审
发明人：蔡旭;史先强;张琛;刘畅;李睿;杨仁炘;吴西奇;王晗 -专利权人：上海交通大学
申请日： 2022-01-25 - 公布日： 2022-08-05 - 主分类号： H02M1/12 文献下载
摘要：本发明提供一种消除电池充放电倍频电流的高压直挂储能方法及系统，包括：单星型联接的高压直挂储能功率变换步骤：向变换器的桥臂调制电压中注入设定的三倍频共模电压，将功率模块直流母线电流中的谐波次数由二倍频提高到四倍频，直接在桥臂调制电压中叠加所设定的三倍频共模电压；单角型联接的高压直挂储能功率变换步骤：向变换器的桥臂中注入设定的三倍频共模电流，将功率模块直流母线电流中的谐波次数由二倍频提高到四倍频，根据设定的三倍频共模电流计算所需的三倍频共模电压，并将其叠加到桥臂调制电压中。本发明能够从根本上消除功率模块直流母线中的二次谐波电流，从而减小系统对无源滤波器的需求，有利于系统功率密度的提高。
消除电池放电倍频电流高压直挂储能方法系统

[发明专利]一种能主动支撑电网频率的风场多端柔直控制方法及系统-CN201910899482.1有效
发明人：蔡旭;杨仁炘;施刚;张建文;迟永宁;李琰;刘宏志 -专利权人：上海交通大学;中国电力科学研究院有限公司
申请日： 2019-09-23 - 公布日： 2020-12-29 - 主分类号： H02J3/36 文献下载
摘要：本发明提供了一种能主动支撑电网频率的风场多端柔直控制方法，同时提供了一种用于执行上述方法的系统。所述方法及系统包括受端换流站、送端换流站的控制：在受端换流站利用直流母线等效电容固有动态特性实现无锁相环自主电网同步控制，使受端换流站对交流电网体现为电压源，解决了并入弱电网的谐振问题；并在直流侧附加虚拟电阻，使直流侧体现为下垂特性，以协调多受端换流站间的功率分配。此外，受端换流站直流侧电压还能自主响应电网频率变化，一方面可以自动调节直流系统潮流，从其他电网调用功率实现一次调频功能；另一方面还可以使直流母线电压与电网频率偏差挂钩，将电网频率变化信息配合送端换流站传递至风场侧，以辅助风场实现惯量响应。
一种主动支撑电网频率多端控制方法系统

[发明专利]用于实现风场频率响应的HVDC惯性同步控制方法-CN201610510569.1有效
发明人：蔡旭;张琛;杨仁炘;饶芳权 -专利权人：上海交通大学
申请日： 2016-06-30 - 公布日： 2019-05-24 - 主分类号： H02J3/38 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于实现风场频率响应的HVDC惯性同步控制方法，包括受端换流站以及送端换流站的控制：借鉴同步机的电网同步机制，将HVDC母线电压等价为同步机转子频率，HVDC的调制度等价于同步机气隙磁链，该控制思想下，HVDC受端站将体现为具有母线电容真实惯量大小的同步机，在确保同步稳定的同时，实现母线电压与电网交流频率实时联动，再通过送端换流站的协作可以建立从岸上电网频率到海上风场交流频率的镜像映射，使风场能够及时得知岸上电网频率信息，进而大大提高风场惯量响应品质。与此同时，本发明控制下HVDC受端站还体现为电压源电气特性，克服电流源并弱网存在的稳定性问题，交流频率无失真镜像，具有很强的弱网稳定运行能力。
用于实现频率响应 hvdc 惯性同步控制方法

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