基于级联变流器的远距离海上平台供电系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于级联变流器的远距离海上平台供电系统的控制方法，本发明专利技术中级联变流器方案与传统模块化多电平变流器方案相比，具有占地面积小，工程造价低，且控制简单，损耗低等优点；针对远距离海上平台直流供电系统受端直流母线电压随输送功率变化会产生较大波动的问题，本发明专利技术提出的方法根据受端直流母线电压的反馈值和参考值，实时调整送端直流母线电压参考值，并将送端和受端直流母线电压采样值作为调制模块的参考电压，避免直流母线电压波动对于调制模块产生不利影响，从而实现海上平台直流供电系统的高效稳定运行

【技术实现步骤摘要】
基于级联变流器的远距离海上平台供电系统及控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种基于级联变流器的远距离海上平台供电系统及控制方法
。

技术介绍

[0002]为充分利用海洋资源，大力发展远距离海上油气平台
、
海洋牧场等远海产业，需要提出远距离海上平台的高可靠性供电技术
。
[0003]已有海上平台供电技术主要是针对离岸距离较近的海上平台，采用交流输电技术进行供电，当海上平台离岸距离超过一定距离后，采用传统的交流供电方式存在着海缆等效电容消耗无功功率过大的问题，此时，采用直流供电方式是一种更为经济有效的手段
。
针对负荷相对较小的海上平台，采用级联变流器方案与模块化多电平变流器方案相比，具有占地面积小，工程造价低，且控制简单，损耗低等优点
。
[0004]对于远距离海上平台柔性直流输电系统，由于直流海缆长度很长，由于线路等效电阻引起的直流海缆上的压降较大
。
尤其是针对输送容量较小，输电等级较低的直流供电系统，海缆上的压降与输电电压相比已不可忽略，送端与受端的直流母线电压存在明显差异
。
在这种情况下，当采用传统的定送端直流母线电压控制方法时，随着输送功率的变化，受端直流母线电压将会在较大范围内波动，对于受端海上平台的供电稳定性产生不利影响，且对于受端换流站的系统参数设计也有显著影响，需要预留较大设计裕度，增加建设成本
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了优化海上平台供电系统的拓扑方案，并克服远距离海上平台直流供电系统受端直流母线电压随输送功率变化会产生较大波动的问题，提供一种基于级联变流器的远距离海上平台供电系统及控制方法
。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本方法采取如下技术方案：
[0007]一种基于级联变流器的远距离海上平台供电系统的控制方法，其特征在于，所述基于级联变流器的远距离海上平台供电系统包括：送端多绕组变压器
、
送端级联变流器
、
正极海缆
、
负极海缆
、
中性线海缆
、
受端级联变流器
、
受端多绕组变压器；实现所述控制方法的控制系统包括送端级联变流器控制系统和受端级联变流器控制系统；
[0008]所述送端级联变流器控制系统包括：锁相环模块
、
送端
Park
变换模块
、
送端直流母线电压参考值计算模块
、
送端级联均压模块
、
送端直流母线电压控制模块
、
送端无功功率控制模块
、
送端级联均流模块
、
送端电流控制模块
、
送端
Park
反变换模块
、
送端调制模块；
[0009]所述锁相环模块，根据送端电网电压
U
gabc1
计算得到送端电网电压相位
θ
g
；
[0010]所述送端
Park
变换模块，根据送端电网电压相位
θ
g
，对三相静止坐标系下的电压
U
gabc1
和电流
I
gabc1
进行
Park
变换，得到同步旋转坐标系下的电压
U
gdq1
和电流
I
gdq1
；
[0011]所述送端直流母线电压参考值计算模块，根据受端反馈过来的受端直流母线电压
U
dc2
，受端直流母线电压参考值
U
dc2ref
，计算得到送端直流母线电压参考值
U
dc1x
；
[0012]所述送端级联均压模块，根据送端直流母线电压参考值
U
dc1x
，计算得到单个变流器模块的直流母线电压参考值
U
dc1ref
；
[0013]所述送端直流母线电压控制模块，对送端直流母线电压
U
dc1
通过送端直流母线电压
PI
控制器进行控制，使其跟随参考值
U
dc1ref
，送端直流母线电压
PI
控制器的输出经过限幅环节后，作为
d
轴电流的参考值
i
gdref1
；
[0014]所述送端无功功率控制模块，对送端送端无功功率
Q
g1
通过送端无功功率
PI
控制器进行控制，使其跟随给定的参考值
Q
gref1
，送端无功功率
PI
控制器的输出经过限幅环节后，作为
q
轴电流的参考值
i
gq1x
；
[0015]所述送端级联均流模块，根据
q
轴电流的参考值
i
gq1x
，计算得到单个变流器模块的
q
轴电流的参考值
i
gqref1
；
[0016]所述送端电流控制模块对送端
d、q
轴电流
I
gdq1
采用送端电流
PI
控制器进行控制，使其跟随参考值
I
gdqref1
，送端电流
PI
控制器的输出作为送端参考电压
U
vdq1
；
[0017]所述送端
Park
反变换模块，对送端参考电压
U
vdq1
进行
Park
反变换，得到静止三相坐标系中的送端参考电压
U
vabc1
，
Park
反变换采用的角度为送端电网电压相位
θ
g
；
[0018]所述送端调制模块，根据送端参考电压
U
vabc1
，及送端直流母线电压
U
dc1
生成调制指令，实现对送端级联变流器的控制；
[0019]所述受端级联变流器控制系统，包括：受端
Park
变换模块
、
受端交流电压控制模块
、
受端级联均流模块
、
受端电流控制模块
、
受端
Park
反变换模块
、
受端调制模块；
[0020]所述受端
Park
变换模块，根据受端参考电压相位
θ
r
，对三相静止坐标系下的电压
U
gabc2
和电流
I
gabc2
进行
Park
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于级联变流器的远距离海上平台供电系统的控制方法，其特征在于，所述基于级联变流器的远距离海上平台供电系统包括：送端多绕组变压器
、
送端级联变流器
、
正极海缆
、
负极海缆
、
中性线海缆
、
受端级联变流器
、
受端多绕组变压器；实现所述控制方法的控制系统包括送端级联变流器控制系统和受端级联变流器控制系统；所述送端级联变流器控制系统包括：锁相环模块
、
送端
Park
变换模块
、
送端直流母线电压参考值计算模块
、
送端级联均压模块
、
送端直流母线电压控制模块
、
送端无功功率控制模块
、
送端级联均流模块
、
送端电流控制模块
、
送端
Park
反变换模块
、
送端调制模块；所述锁相环模块，根据送端电网电压
U
gabc1
计算得到送端电网电压相位
θ
g
；所述送端
Park
变换模块，根据送端电网电压相位
θ
g
，对三相静止坐标系下的电压
U
gabc1
和电流
I
gabc1
进行
Park
变换，得到同步旋转坐标系下的电压
U
gdq1
和电流
I
gdq1
；所述送端直流母线电压参考值计算模块，根据受端反馈过来的受端直流母线电压
U
dc2
，受端直流母线电压参考值
U
dc2ref
，计算得到送端直流母线电压参考值
U
dc1x
；所述送端级联均压模块，根据送端直流母线电压参考值
U
dc1x
，计算得到单个变流器模块的直流母线电压参考值
U
dc1ref
；所述送端直流母线电压控制模块，对送端直流母线电压
U
dc1
通过送端直流母线电压
PI
控制器进行控制，使其跟随参考值
U
dc1ref
，送端直流母线电压
PI
控制器的输出经过限幅环节后，作为
d
轴电流的参考值
i
gdref1
；所述送端无功功率控制模块，对送端送端无功功率
Q
g1
通过送端无功功率
PI
控制器进行控制，使其跟随给定的参考值
Q
gref1
，送端无功功率
PI
控制器的输出经过限幅环节后，作为
q
轴电流的参考值
i
gq1x
；所述送端级联均流模块，根据
q
轴电流的参考值
i
gq1x
，计算得到单个变流器模块的
q
轴电流的参考值
i
gqref1
；所述送端电流控制模块对送端
d、q
轴电流
I
gdq1
采用送端电流
PI
控制器进行控制，使其跟随参考值
I
gdqref1
，送端电流
PI
控制器的输出作为送端参考电压
U
vdq1
；所述送端
Park
反变换模块，对送端参考电压
U
vdq1
进行
Park
反变换，得到静止三相坐标系中的送端参考电压
U
vabc1
，

【专利技术属性】
技术研发人员：王霄鹤，杨文斌，倪佳华，陈晴，杨飞，杨林刚，谢瑞，林斌，殷贵，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：