CN107482650A - 新型附加频率阻尼控制方法 - Google Patents

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赵成勇
王烨
郭春义
宁琳如
刘栋
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    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Abstract

本发明提供了一种新型附加频率阻尼控制方法，其特征在于，所述方法基于传统电流矢量控制，所述传统电流矢量控制的外环采用定有功功率与定交流电压幅值控制方式，并且采用锁相环输出的角频率(ω)与额定角频率(ω0)的偏差量作为功率调节特征量(PDk)的输入，所述方法向附加频率阻尼控制系统引入阻尼系数(Dk)，所述偏差量与所述阻尼系数Dk的乘积作为功率调节特征量反馈至电流矢量控制的有功功率外环控制器。本发明的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系统的最大传输功率及临界稳定裕度。

Description

新型附加频率阻尼控制方法
技术领域
本本发明属于电力电子化电力系统控制技术领域，具体涉及一种适用于VSC-HVDC联接弱交流系统时的新型附加频率阻尼控制方法。
背景技术
与传统直流输电相比，电压源型换流器高压直流输电(Voltage SourceConverter based HVDC，VSC-HVDC)采用可关断电力电子器件，具有有功功率和无功功率独立解耦控制、可向弱交流电网甚至无源网络供电以及有利于构造并联多端直流输电系统等诸多优点。
然而，目前已有研究表明，当VSC-HVDC系统连接弱交流系统且采用传统电流矢量控制(Vector-Current-Control,VCC)时，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，该问题已引起学术界及工程领域的广泛关注。在此基础上，国内外学者提出了一些控制方法来减弱PLL对VSC-HVDC联接弱交流系统时的负面影响，主要包括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。
发明内容
本发明从传统交流发电机的运行原理出发，为了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，提出一种简单有效且适用于VSC-HVDC连接弱交流系统时的附加频率阻尼控制(Supplementary Frequency-based Damping Control，SFDC)方法。
实现上述目的所采用的解决方案为:
一种适用于VSC-HVDC连接弱交流系统时的新型附加频率阻尼控制方法，所述方法基于传统电流矢量控制(Vector Current Control,VCC)，所述传统电流矢量控制的外环采用定有功功率与定交流电压幅值控制方式，并且采用锁相环(Phase-Locked-Loop,PLL)输出的角频率(ω)与额定角频率(ω0)的偏差量(△ω＝ω-ω0)作为功率调节特征量(PDk)的输入，所述方法向附加频率阻尼控制系统引入阻尼系数(Dk)，所述PDk，即，所述偏差量与所述阻尼系数Dk的乘积，所述PDk作为功率调节特征量反馈至电流矢量控制的有功功率外环控制器。
进一步地，所述偏差量与所述阻尼系数Dk的乘积即为所述有功功率的附加阻尼分量PDk。作为功率调节特征量反馈至VCC有功功率外环控制上，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。
本发明的有益效果：本发明所述控制方法基于PLL的输出角频率同时引入阻尼系数Dk，产生有功功率的附加阻尼分量PDk来抑制或消除由于PLL引起的系统失稳现象。所提出的SFDC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系统的最大传输功率及临界稳定裕度。
附图说明
图1为本发明新型附加频率阻尼控制方法的框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供了一种适用于VSC-HVDC联接弱交流系统时的新型附加频率阻尼控制(Supplementary Frequency-based Damping Control，SFDC)方法，图1为本发明所提出的新型附加频率阻尼控制方法的框图。
如图1所示，所述SFDC控制方法基于传统VCC控制方法，并且所述VCC控制的外环采用定有功功率与定交流电压幅值控制方式。
如图1中锁相环控制环节所示，所述SFDC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(即△ω＝ω-ω0)作为有功功率的附加阻尼分量PDk的输入。
如图1中附加频率阻尼控制环节所示，所述SFDC向控制系统引入阻尼系数Dk，所述阻尼系数Dk与所述△ω的乘积作为所述有功功率的附加阻尼分量PDk；所述SFDC将所述有功功率的附加阻尼分量PDk作为功率调节特征量反馈至VCC有功功率外环控制上，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。
例如，当交流系统SCR＝1.0且不投入SFDC控制方法时，若PLL增益KpPLL＝130，VSC系统在额定工况(Vt＝1.0p.u.、P＝1.0p.u.)下会出现小干扰不稳定现象；此时考虑投入SFDC控制，通过调节阻尼系数Dk(经分析此种情况下Dk的可行域为区间[0.34，1.77])来抑制由于PLL增益过大而导致的系统不稳定现象。综上，当投入所述阻尼系数Dk后，VSC系统在PLL增益KpPLL＝130时可以稳定运行在额定运行工况(SCR＝1.0、Vt＝1.0p.u.、P＝1.0p.u.)。
以上对本发明的技术方案进行了详细说明。显然，本发明并不局限于所描述的内容。熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种新型附加频率阻尼控制方法，其特征在于，所述方法基于传统电流矢量控制，所述传统电流矢量控制的外环采用定有功功率与定交流电压幅值控制方式，并且采用锁相环输出的角频率(ω)与额定角频率(ω0)的偏差量作为功率调节特征量(PDk)的输入，所述方法向附加频率阻尼控制系统引入阻尼系数(Dk)，所述偏差量与所述阻尼系数Dk的乘积作为功率调节特征量反馈至电流矢量控制的有功功率外环控制器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法将所述偏差量与所述阻尼系数Dk的乘积即为所述有功功率的附加阻尼分量PDk。
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