CN107370173B - 附加频率速率-电压阻尼控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于VSC‑HVDC联接弱交流系统时的附加频率速率‑电压阻尼控制(Frequency Rate‑Voltage Damping Control,FRVDC)方法，所述FRVDC控制方法向控制系统引入一个频率速率负反馈回路(s/(1+Tws))及阻尼系数(D)，所述FRVDC控制方法得到一个电压调节特征量(V D)，所述V D作为电压调节特征量反馈至交流电压外环控制器。该FRVDC控制策略应用于VSC‑HVDC联接弱交流系统场景时，不仅可以有效抑制或消除弱交流电网下由于PLL增益过大而导致的VSC系统暂态失稳现象，而且还可以有效提升VSC系统的临界稳定裕度。

Description

附加频率速率-电压阻尼控制方法
技术领域
本发明涉及一种电力电子化电力系统的控制策略，具体涉及一种适用于VSC-HVDC联接弱交流系统时的附加频率速率-电压阻尼控制方法。
背景技术
VSC-HVDC凭借其控制方法灵活方便、潮流反转易实现、能工作在无源逆变方式以及可动态补偿无功功率等技术特点得以快速发展，其中供电弱受端系统是其应用场合之一。目前，VSC-HVDC广泛采用电流矢量控制(Vector Current Control ，VCC)，而近几年的研究表明，基于VCC控制的VSC-HVDC在受端为弱交流系统的运行工况下，很可能出现由锁相环(Phase-Locked Loop, PLL)动态特性而引发的小干扰失稳现象。
针对上述问题，国内外相关学者提出了一些控制方法来减弱PLL对VSC-HVDC连接弱交流系统时的负面影响，主要有通过自动调节外环增益的改进矢量电流控制方法、虚拟电阻或者虚拟母线的思想、通过引入阻抗补偿项来扩大PLL的稳定运行范围、功率同步控制方法。
本发明从传统交流发电机的运行原理出发，提出了一种简单有效且适用于VSC-HVDC联接弱交流系统时的附加频率速率-电压阻尼控制(Frequency Rate-VoltageDamping Control , FRVDC)方法。所述控制策略基于PLL的输出角频率同时引入一个频率速率负反馈回路s/(1+Tws)及阻尼系数D，产生交流电压的附加阻尼分量V D来抑制或消除由于PLL引起的系统失稳现象。所提出的FRVDC方法不仅可以有效抑制或消除弱交流电网下由于PLL引起的VSC系统失稳现象，而且还可有效提升VSC系统的临界稳定裕度。
发明内容
为克服更简单有效地抑制或消除弱交流电网下由于PLL引起的VSC系统失稳现象，本发明提供了一种适用于VSC-HVDC联接弱交流系统时的附加频率速率-电压阻尼控制方法。
实现上述目的所采用的解决方案为:
一种适用于VSC-HVDC联接弱交流系统时的附加频率速率-电压阻尼控制(FRVDC)方法，所述FRVDC控制方法基于传统电流矢量控制(VCC)。
进一步地，所述VCC控制的外环采用定有功功率与定交流电压控制方式。
进一步地，所述FRVDC控制方法采用PLL输出的角频率ω与额定角频率ω 0的偏差量△ω(即△ω=ω-ω 0)作为交流电压的附加电压分量V D的输入。
进一步地，所述FRVDC向控制系统引入一个频率速率负反馈回路s/(1+Tws)及阻尼系数D，所述△ω经过所述负反馈回路s/(1+Tws)与所述阻尼系数D的乘积即为交流电压的附加阻尼分量V D。
进一步地，所述FRVDC将所述交流电压的附加阻尼分量V D作为电压调节特征量反馈至VCC交流电压外环控制上，从而可以有效抑制或消除弱交流系统时由于PLL参数选取不当而引起的系统失稳现象。
附图说明
图1为本发明所提出的附加频率速率-电压阻尼控制方法结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
本发明提供了一种适用于VSC-HVDC联接弱交流系统时的附加频率速率-电压阻尼控制(Frequency Rate-Voltage Damping Control , FRVDC)方法，如图1所示，图1为本发明所提出的附加频率速率-电压阻尼控制方法结构框图。
所述FRVDC控制方法基于传统VCC控制方法，如图1中VCC控制环节所示,所述VCC控制的外环采用定有功功率与定交流电压控制方式，所述VCC控制的内环采用定电流控制方式。
如图1中锁相环控制环节所示，其PLL输出的角频率ω与额定角频率ω 0的偏差量△ω(即△ω=ω-ω 0)作为附加频率速率-电压阻尼控制环节的输入量。
如图1中所示FRVDC控制器，所述FRVDC向控制系统引入一个频率速率负反馈回路s/(1+Tws)及阻尼系数D，所述△ω经过所诉负反馈回路(s/(1+Tws)) 与所述阻尼系数D的乘积即为交流电压的附加阻尼分量V D。
如图1中所示附加频率速率-电压阻尼控制环节，是将所述交流电压的附加阻尼分量V D作为电压调节特征量反馈至VCC交流电压外环控制上，从而可以有效抑制或消除弱交流系统时由于PLL参数选取不当而引起的系统失稳现象。

Claims (5)

1.一种适用于VSC-HVDC联接弱交流系统时的附加频率速率-电压阻尼FRVDC(Frequency Rate-Voltage Damping Control)控制方法，所述FRVDC控制方法基于传统电流矢量控制VCC(Vector Current Control)，所述VCC控制的外环采用定有功功率与定交流电压控制方式，所述FRVDC控制方法采用锁相环PLL(Phase-Locked-Loop)输出的角频率ω与额定角频率ω0的偏差量△ω作为电压调节特征量VD的输入，所述FRVDC方法向控制系统引入一个频率速率负反馈回路s/(1+Tws)及阻尼系数D，所述VD即所述△ω经过所述负反馈回路s/(1+Tws)与所述阻尼系数D的乘积，所述VD作为电压调节特征量反馈至VCC交流电压外环控制器，其中，△ω＝ω-ω0。
2.如权利要求1所述的FRVDC控制方法，其特征在于：所述FRVDC控制方法基于传统电流矢量控制VCC，所述VCC控制的外环采用定有功功率与定交流电压控制方式。
3.如权利要求1所述的FRVDC控制方法，其特征在于：所述FRVDC控制方法采用PLL输出的角频率ω与额定角频率ω0的偏差量△ω作为交流电压的附加阻尼分量VD的输入。
4.如权利要求1所述的FRVDC控制方法，其特征在于：所述FRVDC向控制系统引入一个频率速率负反馈回路s/(1+Tws)及阻尼系数D，所述△ω经过所述负反馈回路s/(1+Tws)与所述阻尼系数D的乘积即为交流电压的附加阻尼分量VD。
5.如权利要求1所述的FRVDC控制方法，其特征在于：所述FRVDC将所述交流电压的附加阻尼分量VD作为电压调节特征量反馈至VCC交流电压外环控制上，从而可以有效抑制或消除弱交流系统时由于PLL参数选取不当而引起的系统失稳现象。
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