一种VSG控制方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本申请公开了一种VSG控制方法、装置、设备及介质，方法包括：将多端直流输电系统的受端换流站等效成虚拟同步发电机；建立VSG控制系统的机械功率和有功功率指令以及接入点的频率偏差的计算模型：引入高/低压控制器用于调节VSG控制系统输出的有功电流，使得输入至交流网络的有功电流值保持在预置区间。本申请能够根据有功指令参考值向交流系统精准地输送有功功率，为电网提供惯性支撑的同时主动参与电网频率调节。并能根据电压的偏差值快速调节有功电流，使得减少直流电压波动。使得减少直流电压波动。使得减少直流电压波动。

【技术实现步骤摘要】
一种VSG控制方法、装置、设备及介质


[0001]本申请涉及多端直流输电控制
，尤其涉及一种VSG控制方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着大功率电力电子器件的快速发展，基于电压源型换流器的多端直流输电(the multi
‑
terminal VSC
‑
HVDC，VSC
‑
MTDC)以其高可控性、易于组网、可向无源网络供电等优点，成为海上风电并网的有效方式。现有的柔性直流输电系统主要以矢量控制技术为主，其动态响应速度快，能独立控制有功功率和无功功率。沿海新能源集群及大规模海上风电通过电力电子变换装置差异化接入电网后，传统功率闭环控制使柔性直流换流站对系统表现为零惯量的低阻尼电源，无法像同步机一样响应系统频率变化。随着分布式能源出力占比的逐渐增加，同步电网的等效转动惯量和一次调频能力不断降低，严重威胁电力系统运行的稳定性。
[0003]VSC
‑
MTDC系统主要采用并联接线方式，有效控制直流母线电压在允许的区间内是系统安全稳定运行的关键。现有技术中均可协调控制交流系统频率和直流系统电压，但下垂控制存在无法精确控制功率的固有缺陷。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种VSG控制方法、装置、设备及介质，使得能够根据有功指令参考值向交流系统精准地输送有功功率，为电网提供惯性支撑的同时主动参与电网频率调节。并能根据电压的偏差值快速调节有功电流，使得减少直流电压波动。
[0005]有鉴于此，本申请第一方面提供了一种VSG控制方法，所述方法包括：
[0006]将多端直流输电系统的受端换流站等效成虚拟同步发电机；
[0007]建立VSG控制系统的机械功率和有功功率指令以及接入点的频率偏差的计算模型：
[0008]P
m
＝P
ref
+k
f
(f0‑
f)
[0009]式中，P
m
为虚拟同步发电机的机械功率，P
ref
为虚拟有功功率指令，k
f
为调频系数，f0‑
f为接入点的频率偏差；
[0010]引入高/低压控制器用于调节VSG控制系统输出的有功电流，使得输入至交流网络的有功电流值保持在预置区间。
[0011]可选的，所述将多端直流输电系统的受端换流站等效成虚拟同步发电机，包括：
[0012]将换流器电势等效成虚拟同步发电机的内电势，换流电抗器的电感值等效为虚拟同步发电机的同步电感，换流电抗器内阻等效为虚拟同步发电机的同步电阻，将换流器的直流端等效成虚拟同步发电机的原动机。
[0013]可选的，还包括：通过将VSG控制系统输出的无功指令和无功输出值进行比较，计算虚拟同步发电机的机端参考电压，将所述机端参考电压和测得的虚拟同步发电机端电压
进行比较，将比较结果输入PI控制器得到虚拟同步发电机的虚拟电势幅值，从而完成无功功率调节；
[0014]所述虚拟同步发电机的机端参考电压的计算公式为：
[0015]U
ref
＝E0+ΔE＝E0+k
q
(Q
ref
‑
Q)
[0016]式中，E0为虚拟同步机的空载电动势有效值，k
q
为无功调节系数，Q
ref
和Q分别为VSG控制系统输出的无功指令和无功输出值。
[0017]可选的，所述引入高/低压控制器用于调节VSG控制系统输出的有功电流，使得输入至交流网络的有功电流值保持在预置区间，包括：
[0018]当直流电压大于预置上限电压或者所述直流电压小于预置下限电压时，则所述高/低压控制器产生偏置电流叠加至VSG控制系统输出的有功电流，其叠加后的有功电流为：
[0019][0020]式中，u
dc
为直流电压，u
dc_h
和u
dc_l
分别为预置上限电压和预置下限电压；Δi
h
，Δi
l
为偏置电流，i
d_ref
为VSG控制系统输出的有功电流。
[0021]本申请第二方面提供一种VSG控制装置，所述装置包括：
[0022]等效单元，用于将多端直流输电系统的受端换流站等效成虚拟同步发电机；
[0023]建立单元，用于建立VSG控制系统的机械功率和有功功率指令以及接入点的频率偏差的计算模型：
[0024]P
m
＝P
ref
+k
f
(f0‑
f)
[0025]式中，P
m
为虚拟同步发电机的机械功率，P
ref
为虚拟有功功率指令，k
f
为调频系数，f0‑
f为接入点的频率偏差；
[0026]调节单元，用于引入高/低压控制器用于调节VSG控制系统输出的有功电流，使得输入至交流网络的有功电流值保持在预置区间。
[0027]可选的，所述等效单元还用于将换流器电势等效成虚拟同步发电机的内电势，换流电抗器的电感值等效为虚拟同步发电机的同步电感，换流电抗器内阻等效为虚拟同步发电机的同步电阻，将换流器的直流端等效成虚拟同步发电机的原动机。
[0028]可选的，无功功率调节单元，用于通过将VSG控制系统输出的无功指令和无功输出值进行比较，计算虚拟同步发电机的机端参考电压，将所述机端参考电压和测得的虚拟同步发电机端电压进行比较，将比较结果输入PI控制器得到虚拟同步发电机的虚拟电势幅值，从而完成无功功率调节；
[0029]所述虚拟同步发电机的机端参考电压的计算公式为：
[0030]U
ref
＝E0+ΔE＝E0+k
q
(Q
ref
‑
Q)
[0031]式中，E0为虚拟同步机的空载电动势有效值，k
q
为无功调节系数，Q
ref
和Q分别为VSG控制系统输出的无功指令和无功输出值。
[0032]可选的，所述调节单元还用于引入高/低压控制器用于调节VSG控制系统输出的有功电流，使得输入至交流网络的有功电流值保持在预置区间，包括：
[0033]当直流电压大于预置上限电压或者所述直流电压小于预置下限电压时，则所述高/低压控制器产生偏置电流叠加至VSG控制系统输出的有功电流，其叠加后的有功电流
为：
[0034][0035]式中，u
dc
为直流电压，u
dc_h
和u
dc_l
分别为预置上限电压和预置下限电压；Δi
h
，Δi
l
为偏置电流，i
d_ref
为VSG控制系统输出的有功电流。
[0036]本申请第三方面提供一种VSG控制设备，所述设备包括处理器以及存储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种VSG控制方法，其特征在于，包括：将多端直流输电系统的受端换流站等效成虚拟同步发电机；建立VSG控制系统的机械功率和有功功率指令以及接入点的频率偏差的计算模型：P
m
＝P
ref
+k
f
(f0‑
f)式中，P
m
为虚拟同步发电机的机械功率，P
ref
为虚拟有功功率指令，k
f
为调频系数，f0‑
f为接入点的频率偏差；引入高/低压控制器用于调节VSG控制系统输出的有功电流，使得输入至交流网络的有功电流值保持在预置区间。2.根据权利要求1所述的VSG控制方法，其特征在于，所述将多端直流输电系统的受端换流站等效成虚拟同步发电机，包括：将换流器电势等效成虚拟同步发电机的内电势，换流电抗器的电感值等效为虚拟同步发电机的同步电感，换流电抗器内阻等效为虚拟同步发电机的同步电阻，将换流器的直流端等效成虚拟同步发电机的原动机。3.根据权利要求1所述的VSG控制方法，其特征在于，还包括：通过将VSG控制系统输出的无功指令和无功输出值进行比较，计算虚拟同步发电机的机端参考电压，将所述机端参考电压和测得的虚拟同步发电机端电压进行比较，将比较结果输入PI控制器得到虚拟同步发电机的虚拟电势幅值，从而完成无功功率调节；所述虚拟同步发电机的机端参考电压的计算公式为：U
ref
＝E0+ΔE＝E0+k
q
(Q
ref
‑
Q)式中，E0为虚拟同步机的空载电动势有效值，k
q
为无功调节系数，Q
ref
和Q分别为VSG控制系统输出的无功指令和无功输出值。4.根据权利要求1所述的VSG控制方法，其特征在于，所述引入高/低压控制器用于调节VSG控制系统输出的有功电流，使得输入至交流网络的有功电流值保持在预置区间，包括：当直流电压大于预置上限电压或者所述直流电压小于预置下限电压时，则所述高/低压控制器产生偏置电流叠加至VSG控制系统输出的有功电流，其叠加后的有功电流为：式中，u
dc
为直流电压，u
dc_h
和u
dc_l
分别为预置上限电压和预置下限电压；Δi
h
，Δi
l
为偏置电流，i
d_ref
为VSG控制系统输出的有功电流。5.一种VSG控制装置，其特征在于，包括：等效单元，用于将多端直流输电系统的受端换流站等效成虚拟同步发电机；建立单元，用于建立VSG控制系统的机械功率和有功功率指令以及接入点的频率偏差的计算模型：P
m
＝P<...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢志文，唐酿，陈璐寒，黄明欣，黄辉，曾杰，陈锐，谢宁，罗威，韩金尅，关富敏，刘建明，游捷，舒坚，许超，冯文晴，游德华，陈浩林，贾玲，林燕群，贺臣，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：