基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于柔性直流输电技术领域，具体涉及一种基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法和装置。该方法首先根据换流器虚拟转子角度和换流器虚拟内电势，计算换流器虚拟同步电压；然后在系统故障运行时，通过虚拟电路控制和电流内环控制，计算得到换流器三相电压参考值；最后根据换流器三相电压参考值以及换流器桥臂电压调制关系，计算出换流器每个桥臂参考电压；利用得到的每个桥臂的参考电压对换流器进行控制。本发明专利技术完成柔性直流输电控制系统的调节，提高柔性直流换流器对交流系统的暂稳态有功、无功支撑能力和故障抵御能力。无功支撑能力和故障抵御能力。无功支撑能力和故障抵御能力。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法和装置


[0001]本专利技术属于柔性直流输电
，具体涉及一种基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法和装置。

技术介绍

[0002]“双碳”目标下，加快构建以新能源为主体的新型电力系统，是电力工业支撑全社会“碳减排”的必由之路。随着新型电力系统的构建，新能源装机比重将逐渐提高。
[0003]电力系统的稳定运行离不开同步电源的惯量支撑。相较于同步发电系统，新能源发电系统基本不具备惯量支撑能力。随着新能源装机所占比例的提高，系统惯量持续降低，给电网安全稳定运行带来了挑战。柔性直流输电系统相较于新能源发电系统，容量更大、可操控性更强，通过技术改造具备对系统提供较大虚拟惯量的支撑能力。
[0004]同时，现有柔性直流输电控制系统基于经典的电流矢量的P/Q控制，存在以下问题：在稳态运行期间较少参与电网主动调节，在交流电网故障期间，暂态无功支撑能力有限，未发挥对电网支撑作用；大容量柔性直流换流器接入电网时，导致系统调频能力减弱，功率阶跃时还可能会引起频率大幅波动甚至崩溃；在交流电网较弱时，易导致系统失稳，只能通过闭锁以规避风险，降低了系统运行可靠性；大规模新能源通过柔性直流接入时，高频振荡、低频振荡、次同步谐振风险增大。上述问题的存在，导致柔性直流输电系统无法发挥对新型电力系统的支撑能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法和装置，用以解决采用现有技术中的方法造成的直流输电系统无法支撑电力系统的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法，包括如下步骤：
[0007]1)通过虚拟转子控制，计算得到换流器虚拟转子角度θ；通过虚拟励磁控制，计算得到换流器虚拟内电势E
q
；根据换流器虚拟转子角度θ和换流器虚拟内电势E
q
，计算换流器虚拟同步电压U
abcref
；
[0008]2)在系统故障运行时，通过虚拟电路控制，以根据换流器虚拟同步电压U
abcref
计算得到电流内环控制所需的有功电流参考值和无功电流参考值；进而根据有功电流和无功电流参考值分别相应进行有功电流内环控制和无功电流内环控制，计算得到换流器三相电压参考值；
[0009]3)根据换流器三相电压参考值以及换流器桥臂电压调制关系，计算出换流器每个桥臂参考电压；利用得到的每个桥臂的参考电压对换流器进行控制。
[0010]其有益效果为：本专利技术将虚拟同步发电机技术应用于柔性直流输电系统中，在系统故障运行的情况下，首先利用虚拟转子控制和虚拟励磁控制分别得到虚拟转子角度和虚拟内电势，进而得到虚拟同步电压，然后通过虚拟电路控制和电流内环控制，通过电流控制
环节来限制故障电流从而保护换流器不受损坏，得到换流器三相电压参考值，最后计算出每个桥臂参考电压，并利用该方式计算出的桥臂参考电压对系统中的换流器进行控制，完成柔性直流输电控制系统的调节，提高柔性直流换流器对交流系统的暂稳态有功、无功支撑能力和故障抵御能力。
[0011]进一步地，步骤1)中所述虚拟转子控制的控制方式包括定直流电压控制和定有功功率控制，定有功功率控制时有功功率反馈值利用网侧电压和网侧电流得到。
[0012]其有益效果为：根据不同情况可选择采用定直流电压控制和定有功功率控制中的任一控制完成虚拟转子控制，控制手段较为灵活。
[0013]进一步地，步骤1)中所述虚拟励磁控制的控制方式包括定交流电压控制和定无功功率控制，定无功功率控制时无功功率反馈值利用网侧电压和网侧电流得到。
[0014]其有益效果为：根据不同情况可选择采用定交流电压控制和定无功功率控制中的任一控制完成虚拟转子控制，控制手段较为灵活。
[0015]进一步地，步骤1)中所述换流器虚拟同步电压U
abcref
的计算公式为：
[0016][0017]式中，U
aref
、U
bref
和U
cref
分别为三相的虚拟同步电压。
[0018]进一步地，步骤2)中所述虚拟电路控制中的虚拟电路的虚拟阻抗为R+jX，则电流内环控制所需的有功电流参考值和无功电流参考值的计算公式为：
[0019][0020]式中，Idref和Iqref分别为有功电流参考值和无功电流参考值；Usd和Usq分别为网侧交流电压的dq变换值，Ucd和Ucq分别为虚拟同步电压的dq变换值；R和X分别为虚拟阻抗的实数部分和虚数部分。
[0021]进一步地，步骤2)中采用如下方法判断系统是否故障运行：若网侧交流电压幅值Us跌落或上升至正常运行范围以外、阀侧电流的dq变换值中的d轴电流Id超过限幅值、或者阀侧电流的dq变换值中的q轴电流Iq超过限幅值，判定系统故障运行；否则判定系统无故障运行。
[0022]其有益效果为：根据网侧交流电压幅值和电流来判断系统是否故障运行，手段简单，计算效率高。
[0023]进一步地，在系统无故障运行时，根据换流器虚拟同步电压U
abcref
以及换流器桥臂电压调制关系，计算出换流器每个桥臂参考电压；利用得到的每个桥臂的参考电压对换流器进行控制。
[0024]进一步地，得到的每个桥臂参考电压通过光纤发送至阀控系统。
[0025]其有益效果为：通过光纤发送至阀控系统可提升数据传输速率和准确性。
[0026]为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种基于虚拟同步控制的柔性直流输电系
统控制装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的程序指令以实现上述介绍的基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法，并达到与该方法相同的有益效果。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法的控制框图；
[0028]图2是本专利技术的基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法的逻辑框图；
[0029]图3是本专利技术的基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法的流程图；
[0030]图4是本专利技术的虚拟转子控制的控制框图；
[0031]图5是本专利技术的虚拟励磁控制的控制框图；
[0032]图6是本专利技术的基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制装置的结构图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)通过虚拟转子控制，计算得到换流器虚拟转子角度θ；通过虚拟励磁控制，计算得到换流器虚拟内电势E
q
；根据换流器虚拟转子角度θ和换流器虚拟内电势E
q
，计算换流器虚拟同步电压U
abcref
；2)在系统故障运行时，通过虚拟电路控制，以根据换流器虚拟同步电压U
abcref
计算得到电流内环控制所需的有功电流参考值和无功电流参考值；进而根据有功电流和无功电流参考值分别相应进行有功电流内环控制和无功电流内环控制，计算得到换流器三相电压参考值；3)根据换流器三相电压参考值以及换流器桥臂电压调制关系，计算出换流器每个桥臂参考电压；利用得到的每个桥臂的参考电压对换流器进行控制。2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法，其特征在于，步骤1)中所述虚拟转子控制的控制方式包括定直流电压控制和定有功功率控制，定有功功率控制时有功功率反馈值利用网侧电压和网侧电流得到。3.根据权利要求1所述的基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法，其特征在于，步骤1)中所述虚拟励磁控制的控制方式包括定交流电压控制和定无功功率控制，定无功功率控制时无功功率反馈值利用网侧电压和网侧电流得到。4.根据权利要求1所述的基于虚拟同步控制的柔性直流输电系统控制方法，其特征在于，步骤1)中所述换流器虚拟同步电压U
abcref
的计算公式为：式中，U
aref
、U
bref
和U...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋延涛，吴庆范，李传西，王秋开，田培涛，郝俊芳，曹森，刘旭辉，杜少林，范雪峰，刘晨，李凌志，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，
类型：发明
国别省市：