【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上风电-柔性直流并网领域，尤其涉及基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法。
技术介绍
1、随着近海风电资源的开发逐步趋于饱和，向深远海推进是未来海上风电项目发展的必然趋势。在此背景下，具有快速功率解耦控制特性以及孤岛电网接入能力，且没有额外无功补偿设备需求的柔性直流输电技术逐渐展现出其优越性。海上风电-柔性直流并网系统包含海上风电场、风场升压变压器、送端换流器、交/直流海缆、受端换流器及匹配变压器等设备。目前，受端换流器和送端换流器均采用模块化多电平拓扑结构，其中，受端换流器采用udc/q控制策略控制直流电压及并网无功功率，送端换流器采用v/f型控制策略控制风电场交流电压幅值及频率，风电机组一般则工作在最大功率跟踪模式下，控制其输出的有功及无功功率。
2、若交流电网发生故障导致功率输出能力变弱，此时海风-柔性直流输电系统的直流电压会不断升高，因此需要主动降低送端换流器的交流输出电压以减少直流环节的输入功率，但是这会导致送端换流器的输入电流迅速升高，从而会有损坏送端换流器的风险。因此在送端换流站主动降电压的工况下，同时也需要考虑限流的问题。
3、目前海上风电-柔性直流并网系统送端换流器通常采用的交流电压控制策略有以下几种：
4、1.采用开环控制或交流电压单闭环控制(l.xu,l.yao and c.sasse,"gridintegration of large dfig-based wind farms using vsc transmission,"in ieeet
5、2.采用交流电压外环-交流电流内环的双闭环控制结构(h.lin,j.lyu,d.zhai,etal,"comparative analysis of impact of wind farm side mmc with different acvoltage con-trol strategies on the stability of mmc-hvdc connected windfarm,"the 10th renewable power generation conference(rpg 2021),2021,pp.1039-1045)，能够同时实现对电压与电流的精确控制。但该双环结构主要基于传统两电平换流器设计，需要通过交流侧的滤波电容来获取输入电流的前馈，就目前海上风电-柔性直流并网工程中常采用的模块化多电平换流器而言，其交流侧并无滤波电容，导致前馈的缺失，进而使得双闭环间存在一定耦合作用，控制性能变差，尤其是在电压速降的过程中，且容易诱发稳定性问题。
6、3.在一些海上风电-柔性直流并网工程的实践中(专利：一种海上风电柔性直流并网系统及其控制方法，cn202211242537.x)，为了进一步实现风电场电压的稳定控制，选择了分阶段进行模式切换的方案，在启动时采用双闭环控制，而在大功率稳态时采用单环或开环控制。尽管模式切换的方案使得系统兼有不同控制策略的优良性能，但切换过程本身极易引起稳定性的问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，以达到防止换流器过压、过流，提高工作稳定性的目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。
2、基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，包括以下步骤：
3、1)检测直流电压udc的幅值，先经过一个一阶低通滤波器，再经过一个滞环控制获取风电场交流电压usecref的给定值；
4、2)滞环控制输出有1倍额定风电场交流电压和0.2倍额定风电场交流电压两种情况，若此时滞环输出为1倍额定风电场交流电压，当udc>1.1倍额定直流电压时，滞环输出变为0.2倍额定风电场交流电压，若此时滞环输出为0.2倍额定风电场交流电压，当udc<0.95倍额定直流电压时，滞环输出变为1倍额定风电场交流电压；
5、3)将送端换流器的给定频率ωsecref进行积分，获得换流器的输出相位给定值θ；
6、4)检测送端换流器连接变压器网侧的电压usecabc，基于相位给定值θ进行park变换，获得送端换流器输出电压的d轴与q轴分量usecd与usecq；
7、5)检测送端换流器连接变压器阀侧的电流isecabc，基于相位给定值θ进行park变换，获得送端换流器输出电流的d轴与q轴分量isecd与isecq；
8、6)将送端换流器输出电压的d轴分量与给定参考电压usecref作差，加上q轴电流的参考值乘以ωlv，其中ω为角速度，lv为虚拟电抗，再除以(lvs+rv)，其中lv为虚拟电抗，rv为虚拟电阻，s为拉普拉斯算子，获取d轴电流的第一参考值；
9、7)将送端换流器输出电压的q轴分量与0作差，减去d轴电流的参考值乘以ωlv，其中ω为角速度，lv为虚拟电抗，再除以(lvs+rv)，其中lv为虚拟电抗，rv为虚拟电阻，s为拉普拉斯算子，获取q轴电流的第一参考值；
10、8)d轴与q轴电流的第一参考值id*和iq*同时输入限流环节，限流环节输出d轴与q轴电流的第二参考值idref和iqref，当id*和iq*的平方和开根号后小于给定的限流值ilim时，idref＝id*，iqref＝iq*，当id*和iq*的平方和开根号后大于给定的限流值ilim时，将idref和iqref等幅缩小，直至idref和iqref的平方和开根号后等于ilim；
11、9)将d轴电流的第二参考值idref与输出电流的d轴分量isecd作差，经过一个比例-积分(pi)控制器，再加上(usecd+ωlisecq)，其中l为换流器输出滤波电感的值，获得送端换流器调制电压的d轴分量udref；
12、10)将q轴电流的第二参考值iqref与输出电流的q轴分量作差，经过一个比例-积分(pi)控制器，再加上(usecq-ωlisecd)，获得送端换流器调制电压的q轴分量uqref；
13、11)将送端换流器调制电压的d轴分量与q轴分量在相位给定值θ下进行反park变换，生成送端换流器的交流侧调制波uabcref；
14、12)将交流侧调制波uabcref输入调制环节，生成换流器的开关信号。
15、本专利技术针对海上风电-柔性直流并网系统中的送端换流器，提出了一种基于虚拟导纳原理的海风-柔直送端换流器交流电压速降策略。解决了开环控制或交流电压单闭环控制的过流问题、交流电压-交流电流双闭环控制的参数调节问题以及双环耦合性能缺陷问题、以及采用模式切换方案的切换稳定性问题。在本方法中，直流系统电压幅值经过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤3)中，ωSECref为50Hz。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤6)、7)中ω为314.15rad/s。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤8)中，ilim取额定电流的1.2～1.5倍；在降电压的前10ms内，ilim可以适当放宽到较大的值，采用1.5倍，在10ms之后，为避免损坏开关器件，需要将限流值略作缩小，采用1.2倍。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤8)中，idref和iqre的计算表达式为：
6.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤6)中，给定参考电压uSECref通过手动开环调节交流侧电压给定uS
7.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤6)中，给定参考电压uSECref通过以下方式得到：将原本的交流侧电压给定uSECref与送端换流器输出交流电压的d轴分量uSECd作差，经过一个比例-积分(PI)环节，再用uSECref减去比例-积分环节的输出，最终得到新的交流电压给定u’SECref，并用u’SECref取代原本的uSECref作为新的交流电压给定。
8.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤1)中，一阶低通滤波器的传递函数为：1/1+Ts，其中T为低通滤波器的时间常数，s为拉普拉斯算子。
...【技术特征摘要】
1.基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤3)中，ωsecref为50hz。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤6)、7)中ω为314.15rad/s。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤8)中，ilim取额定电流的1.2～1.5倍；在降电压的前10ms内，ilim可以适当放宽到较大的值，采用1.5倍，在10ms之后，为避免损坏开关器件，需要将限流值略作缩小，采用1.2倍。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟导纳的海风-柔直送端换流器交流电压速降方法，其特征在于：在步骤8)中，idref和iqre的计算表达式为：
【专利技术属性】
技术研发人员：詹志雄，刘黎，段天元，袁杰，徐金昊，马浩鹏，赵勋范，许鑫，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司舟山供电公司，
类型：发明
国别省市：
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