用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法，所述方法包括：内环控制

【技术实现步骤摘要】
用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法、装置及介质


[0001]本专利技术涉及混合级联直流输电系统
，特别是关于一种用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法
、
装置及介质
。

技术介绍

[0002]混合级联直流输电系统是近年来在电力系统中出现的新型输电架构
。
[0003]图1示意了相关技术中的混合级联直流系统的拓扑结构
。
整流站由2组
12
脉动
LCC
串联构成，逆变站由1组
12
脉动
LCC
和
VSC
并联组
(VSC)
串联构成，
VSC
并联组由3个半桥型
VSC
并联构成
。
直流输电系统的电压等级为
±
800kV
，交流侧母线的电压等级为
500kV。
直流输送功率为
4000MW
，其中逆变侧
LCC
承担
400kV/2000MW
的输送功率，3个
MMC(
模块化多电平换流器
)
分别承担
400kV/667MW
的输送功率
。
[0004]混合级联直流输电区别于传统的基于电网换相换流器的高压直流系统
LCC
‑
HVDC
和基于电压源换流器的高压直流输电系统
VSC
‑
HVDC<br/>，由于结合了两种直流系统各自的优点，混合级联直流输电兼备了
LCC
‑
HVDC
的传输距离远
、
传输功率大
、
损耗及造价低以及
VSC
‑
HVDC
稳定性和可靠性好，灵活可控的特性，已经成为直流输电技术的重要发展方向
。
[0005]然而，本申请的专利技术人在研究中发现，混合级联直流输电系统，可能遭遇故障电流引起的稳定问题，逆变侧
LCC
交流系统故障往往会导致
LCC
发生换相失败，
LCC
电压跌落至0，高端
LCC
直通后直流大电流对低端
VSC
的子模块电容进行充电，导致
VSC
过压，如无任何保护措施，
VSC
阀很快超过器件的耐压限流水平，当直流故障电压超过正常运行值的
1.1
倍，直流故障电流超过正常运行值的2倍时，故障将对
VSC
阀组造成永久性破坏，危及混合级联直流的安全稳定运行，为保护
VSC
阀，直流系统将闭锁，从而造成传输功率中断
。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法，采用虚拟阻抗控制器来解决混合级联直流系统逆变侧
LCC
和
VSC
串联运行时在受端交流系统短路故障下引起的
VSC
阀过电流问题
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0008]第一方面，本申请提供一种用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法，所述方法包括：内环控制
、
外环控制以及引入的虚拟阻抗控制；
[0009]所述外环控制，根据输入信号和输入信号参考值，将输出输入到所述内环控制；
[0010]所述内环控制，接入所述引入的虚拟阻抗控制，并经过
PWM
调制得到输出的调控电压
。
[0011]在本申请的一种实现方式中，所述外环控制，采用定功率控制方式，所述外环控制的输入信号为直流功率
P
dc
，所述输入信号参考值为直流功率参考值
P
ref,dc
。
[0012]在本申请的一种实现方式中，所述内环控制，将外环控制输出的参考电流的
dq
轴分量
i
ref,d
和
i
ref,q
作为内环电流控制的输入信号；并考虑耦合项
ω
b
L
T
i
d
、
ω
b
L
T
i
q
和
u
sd
、u
sq
对
dq
轴电流分量的影响，其中，
i
d
和
i
q
为公共连接点
dq
轴电流分量，
L
T
是交流侧等值电感，
ω
b
是交流侧的基准频率，
u
sd
、u
sq
为公共连接点
dq
轴电压分量
。
[0013]在本申请的一种实现方式中，所述内环控制，引入所述虚拟阻抗控制附加的
Δ
u
sd
和
Δ
u
sq
，分别输入电压
u
cref,d
和
u
cref,q
，再经过
PWM
调制得到换流器的交流侧等效输出电压
u
cd
和
u
cq
。
[0014]在本申请的一种实现方式中，所述虚拟阻抗控制，采集
VSC
侧直流电流信号
i
dc
，经过一个滤波环节再经过虚拟电阻后输出附加的
Δ
u
sd
和
Δ
u
sq
。
[0015]在本申请的一种实现方式中，所述虚拟电阻包括
Δ
u
sd
和
Δ
u
sq
对应的
Z
vd
和
Z
vq
。
[0016]在本申请的一种实现方式中，所述虚拟电阻的计算，根据所述内环控制的传递函数得到
。
[0017]在本申请的一种实现方式中，所述虚拟电阻的计算公式，包括：
[0018]Z
vd
＝
K
Z
×
u
d
/i
d
[0019]Z
vq
＝
K
Z
×
u
q
/i
q
[0020]其中，
Z
vd
为
d
轴虚拟分阻抗，
Z
vq
为
q
轴虚拟分阻抗，
u
d
为交流电压
d
轴分量，
u
q...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法，其特征在于，所述方法包括：内环控制
、
外环控制以及引入的虚拟阻抗控制；所述外环控制，根据输入信号和输入信号参考值，将输出输入到所述内环控制；所述内环控制，接入所述引入的虚拟阻抗控制，并经过
PWM
调制得到输出的调控电压
。2.
根据权利要求1所述的用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法，其特征在于，所述外环控制，采用定功率控制方式，所述外环控制的输入信号为直流功率
P
dc
，所述输入信号参考值为直流功率参考值
P
ref,dc
。3.
根据权利要求2所述的用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法，其特征在于，所述内环控制，将外环控制输出的参考电流的
dq
轴分量
i
ref,d
和
i
ref,q
作为内环电流控制的输入信号；并考虑耦合项
ω
b
L
T
i
d
、
ω
b
L
T
i
q
和
u
sd
、u
sq
对
dq
轴电流分量的影响，其中，
i
d
和
i
q
为公共连接点
dq
轴电流分量，
L
T
是交流侧等值电感，
ω
b
是交流侧的基准频率，
u
sd
、u
sq
为公共连接点
dq
轴电压分量
。4.
根据权利要求3所述的用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法，其特征在于，所述内环控制，引入所述虚拟阻抗控制附加的
Δ
u
sd
和
Δ
u
sq
，分别输入电压
u
cref,d
和
u
cref,q
，再经过
PWM
调制得到换流器的交流侧等效输出电压
u
cd
和
u
cq
。5.
根据权利要求4所述的用于混合级联直流系统的虚拟阻抗控制方法，其特征在于，所述虚拟阻抗控制，采集
VSC
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵峥，李探，滕尚甫，郑宽，徐莹，邹铁锐，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：