海上分频输电系统控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海上分频输电系统控制方法及装置，其中方法包括如下步骤：获取换流站两侧第一电能参数，换流站由H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器组成，第一电能参数包括：有功功率、无功功率和/或有功电流/电压、无功电流/电压；利用电能指定值对第一电能参数进行外环控制得到用于对换流站进行内环控制的参考参数；根据参考参数对第一电能参数进行内环控制得到换流站中的换流阀的脉冲触发信号，以控制换流阀输出趋近电能指定值的第二电能参数。从而可以实现电能双向流动，输出高功率因数的电能，无需无功补偿装置，且工频侧的无功功率不受分频侧无功功率反转的影响，系统的有功、无功能够快速、准确地跟踪指令值。

Method and device for controlling split frequency transmission system at sea

The invention discloses a method and device for controlling the fractional frequency transmission system, wherein the method comprises the following steps: acquiring the station on both sides of the first power converter parameters by H bridge cascaded modular multilevel matrix converter, the first power parameters include: active power, reactive power and / or active current / voltage current / voltage and reactive power; using the specified value of the first electric energy parameters of the outer loop control for converter station for reference parameters of inner loop control; according to the reference parameters of the first power loop to get the pulse valve trigger signal converter for power parameters, second parameters to control the converter the valve output power reaching the specified value. Which can realize power two-way flow, output high power factor power, without reactive power compensation device, reactive power and power frequency side by side frequency reactive power reversal effect, the system of the active power and reactive power can quickly and accurately track the command value.

【技术实现步骤摘要】
海上分频输电系统控制方法及装置
本专利技术涉及电力电子控制领域，具体涉及到一种海上分频输电系统控制方法及装置。
技术介绍
随着风力发电技术的发展及应用，风电场的规模日趋大型化。由于受到土地资源、风能资源等限制，大型风电场多选址在远离电力节点的偏远地区或者海上，远距离大容量海上风电将成为风力发电未来发展的方向。基于分频输电技术的海上输电系统具有传送容量大，经济效益高等优点。传统的分频输电系统变频装置为基于闸晶管的周波变换装置，其原理是通过给定输出曲线与以预先曲线相交，在交点处产生个晶闸管的触发脉冲，在改变给定的输出曲线的频率和幅值时，可以控制输出电压的频率和大小，其缺点为输入功率因数较低，谐波电流较大，输出频率小于1/2工频，导致其频率变化范围小，可适应的分频输电范围较小。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提高分频输电的输出功率因数。为此，根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种海上分频输电系统控制方法，该方法用于控制基于H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器的分频输电系统，可以包括以下步骤：获取换流站两侧第一电能参数，换流站由H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器组成，第一电能参数包括：有功功率、无功功率和/或有功电流/电压、无功电流/电压；利用电能指定值对第一电能参数进行外环控制得到用于对换流站进行内环控制的参考参数；根据参考参数对第一电能参数进行内环控制得到换流站中的换流阀的脉冲触发信号，以控制换流阀输出趋近电能指定值的第二电能参数。可选地，有功功率包括工频侧有功功率和低频侧有功功率，无功功率包括工频侧无功功率和低频侧无功功率，有功电流/电压包括工频侧有功电流/电压和低频侧有功电流/电压，无功电流/电压包括低频侧无功电流/电压、工频侧无功电流/电压。可选地，参考参数包括低频侧有功电流/电压参考参数和低频侧无功电流/电压参考参数，或者，工频侧无功电流/电压参考参数；利用电能指定值对第一电能参数进行外环控制得到用于对换流站进行内环控制的参考参数包括：获取低频侧三相电压和/或三相电流；对低频侧三相电压和/或三相电流进行旋转坐标变换得到旋转坐标系下低频侧两轴电压和/或电流；利用电能指定值对低频侧两相坐标系电压和/或电流进行外环控制得到低频侧有功电流/电压参考参数和低频侧无功电流/电压参考参数；或者，获取工频侧三相电压和/或三相电流；对工频侧三相电压和/或三相电流进行旋转坐标变换得到旋转坐标系下工频侧两轴电压和/或电流；利用电能指定值对工频侧两相坐标系电压和/或电流进行外环控制得到工频侧无功电流/电压参考参数。可选地，参考参数还包括工频侧有功电流/电压参考参数；利用电能指定值对第一电能参数进行外环控制得到用于对换流站进行内环控制的参考参数还包括：获取换流站的桥臂电容电压；利用直流侧电压给定值对桥臂电容电压进行比例积分控制得到工频侧有功电流/电压参考参数。可选地，根据参考参数对第一电能参数进行内环控制得到换流阀的脉冲触发信号包括：根据工频侧有功参考电流和工频侧无功参考电流对分别对工频侧有功电能参数和工频侧无功电能参数进行电流解耦控制，得到第一触发信号；根据低频侧有功参考电流和低频侧无功参考电流分别对低频侧有功电能参数和低频侧无功电能参数进行比例节分调节，得到第二触发信号；将第一触发信号和第二触发信号进行载波移相得到脉冲触发信号。根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种海上分频输电系统控制装置，该装置用于控制基于H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器的分频输电系统，包括：获取模块，用于获取换流站两侧第一电能参数，换流站由H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器组成，第一电能参数包括：有功功率、无功功率和/或有功电流/电压、无功电流/电压；外环控制模块，用于利用电能指定值对第一电能参数进行外环控制得到用于对换流站进行内环控制的参考参数；内环控制模块，用于根据参考参数对第一电能参数进行内环控制得到换流站中的换流阀的脉冲触发信号，以控制换流阀输出趋近电能指定值的第二电能参数。可选地，有功功率包括工频侧有功功率和低频侧有功功率，无功功率包括工频侧无功功率和低频侧无功功率，有功电流/电压包括工频侧有功电流/电压和低频侧有功电流/电压，无功电流/电压包括低频侧无功电流/电压、工频侧无功电流/电压。可选地，参考参数包括低频侧有功电流/电压参考参数和低频侧无功电流/电压参考参数，或者，工频侧无功电流/电压参考参数；外环控制模块包括：第一获取单元，用于获取低频侧三相电压和/或三相电流；第一坐标换换单元，用于对低频侧三相电压和/或三相电流进行旋转坐标变换得到旋转坐标系下低频侧两轴电压和/或电流；第一外环控制单元，用于利用电能指定值对低频侧两相坐标系电压和/或电流进行外环控制得到低频侧有功电流/电压参考参数和低频侧无功电流/电压参考参数；或者，第二获取单元，用于获取工频侧三相电压和/或三相电流；第二坐标换换单元，用于对工频侧三相电压和/或三相电流进行旋转坐标变换得到旋转坐标系下工频侧两轴电压和/或电流；第二外环控制单元，用于利用电能指定值对工频侧两相坐标系电压和/或电流进行外环控制得到工频侧无功电流/电压参考参数。可选地，参考参数还包括工频侧有功电流/电压参考参数；外环控制模块还包括：第三获取单元，用于获取换流站的桥臂电容电压；比例积分单元，用于利用直流侧电压给定值对桥臂电容电压进行比例积分调节得到工频侧有功电流/电压参考参数。可选地，内环控制模块包括：电流解耦单元，用于根据工频侧有功参考电流和工频侧无功参考电流对分别对工频侧有功电能参数和工频侧无功电能参数进行电流解耦控制，得到第一触发信号；比例积分单元，用于根据低频侧有功参考电流和低频侧无功参考电流分别对低频侧有功电能参数和低频侧无功电能参数进行比例节分调节，得到第二触发信号；载波移相单元，用于将第一触发信号和第二触发信号进行载波移相得到脉冲触发信号。本专利技术实施例提供了一种海上分频输电系统控制方法及装置，用于控制基于H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器的分频输电系统，获取换流站两侧有功功率、无功功率和/或有功电流/电压、无功电流/电压；利用电能指定值对第一电能参数进行外环控制得到用于对换流站进行内环控制的参考参数；根据参考参数对第一电能参数进行内环控制得到换流站中的换流阀的脉冲触发信号，以控制换流阀输出趋近电能指定值的第二电能参数。系统电能可以实现双向流动，输出高功率因数的电能，无需无功补偿装置，且工频侧的无功功率不受分频侧无功功率反转的影响，系统的有功、无功能够快速、准确地跟踪指令值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例的H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器的分频输电系统的总控制框图；图2示出了本专利技术实施例的海上分频输电系统控制方法的流程；图3示出了本专利技术实施例的得到低频侧电能参考参数的控制框图；图4示出了本专利技术实施例的直流平均电压与直流侧电压给定值的比例积分控制框图；图5示出了本专利技术实施例的工频侧内环电流控制框图；图6示出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海上分频输电系统控制方法，所述方法用于控制基于H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器的分频输电系统，其特征在于，包括：获取换流站两侧第一电能参数，所述换流站由H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器组成，所述第一电能参数包括：有功功率、无功功率和/或有功电流/电压、无功电流/电压；利用电能指定值对所述第一电能参数进行外环控制得到用于对所述换流站进行内环控制的参考参数；根据所述参考参数对所述第一电能参数进行内环控制得到所述换流站中的换流阀的脉冲触发信号，以控制所述换流阀输出趋近所述电能指定值的第二电能参数。

【技术特征摘要】
1.一种海上分频输电系统控制方法，所述方法用于控制基于H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器的分频输电系统，其特征在于，包括：获取换流站两侧第一电能参数，所述换流站由H桥级联结构的模块化多电平矩阵变换器组成，所述第一电能参数包括：有功功率、无功功率和/或有功电流/电压、无功电流/电压；利用电能指定值对所述第一电能参数进行外环控制得到用于对所述换流站进行内环控制的参考参数；根据所述参考参数对所述第一电能参数进行内环控制得到所述换流站中的换流阀的脉冲触发信号，以控制所述换流阀输出趋近所述电能指定值的第二电能参数。2.如权利要求1所述的海上分频输电系统控制方法，其特征在于，所述有功功率包括工频侧有功功率和低频侧有功功率，所述无功功率包括工频侧无功功率和低频侧无功功率，所述有功电流/电压包括工频侧有功电流/电压和低频侧有功电流/电压，所述无功电流/电压包括低频侧无功电流/电压、工频侧无功电流/电压。3.如权利要求2所述的海上分频输电系统控制方法，其特征在于，所述参考参数包括低频侧有功电流/电压参考参数和低频侧无功电流/电压参考参数，或者，工频侧无功电流/电压参考参数；所述利用电能指定值对所述第一电能参数进行外环控制得到用于对所述换流站进行内环控制的参考参数包括：获取低频侧三相电压和/或三相电流；对所述低频侧三相电压和/或三相电流进行旋转坐标变换得到旋转坐标系下低频侧两轴电压和/或电流；利用所述电能指定值对所述低频侧两相坐标系电压和/或电流进行外环控制得到低频侧有功电流/电压参考参数和低频侧无功电流/电压参考参数；或者，获取工频侧三相电压和/或三相电流；对所述工频侧三相电压和/或三相电流进行旋转坐标变换得到旋转坐标系下工频侧两轴电压和/或电流；利用所述电能指定值对所述工频侧两相坐标系电压和/或电流进行外环控制得到工频侧无功电流/电压参考参数。4.如权利要求1-3任意一项所述的海上分频输电系统控制方法，其特征在于，所述参考参数还包括工频侧有功电流/电压参考参数；所述所述利用电能指定值对所述第一电能参数进行外环控制得到用于对所述换流站进行内环控制的参考参数还包括：获取所述换流站的桥臂电容电压；利用直流侧电压给定值对所述桥臂电容电压进行比例积分控制得到所述工频侧有功电流/电压参考参数。5.如权利要求1-3任意一项所述海上分频输电系统控制方法，其特征在于，所述根据所述参考参数对所述第一电能参数进行内环控制得到所述换流阀的脉冲触发信号包括：根据所述工频侧有功参考电流和工频侧无功参考电流对分别对所述工频侧有功电能参数和工频侧无功电能参数进行电流解耦控制，得到第一触发信号；根据所述低频侧有功参考电流和所述低频侧无功参考电流分别对所述低频侧有功电能参数和低频侧无功电能参数进行比例节分调节，得到第二触发信号；将所述第一触发信号和所述第二触发信号进行载波移相得到所述脉冲触发信号。6.一种海上分频输电系统控...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙元良，蔡林海，刘宗烨，邓占锋，刘海军，王大洋，伋玉聪，周芮冰，袁敞，肖湘宁，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司信息通信分公司，全球能源互联网研究院，华北电力大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32