CN108123467A - 一种多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法 - Google Patents

一种多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法，包括模块化多电平换流器、直流电压下垂控制、自适应算法三个部分。本发明提出的该控制方法能够减小直流电压控制是多端柔性直流输电系统的直流电压偏差，实现在不同工况下对参与直流电压控制的VSC下垂系数的自适应修正，简化控制器参数设计，同时不依赖于上层控制系统与换流站之间的高速通讯，有利于提高系统可靠性和稳定性。

Description

一种多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法
技术领域
本发明涉及一种多端柔性直流输电系统，尤其涉及一种多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法。
背景技术
基于电压源型换流器(voltage sourced converter，VSC)的高压柔性直流输电(high voltage direct current，HVDC)系统是大规模可再生新能源接入交流电网的关键技术之一，随着近年来海上风力发电等新能源的快速发展而日益成为研究和工程应用的热点。由多个VSC 及直流网络构成的多端柔性直流输电(multi-terminal HVDC，MTDC)系统以其灵活性、经济性和可靠性，在新能源并网、城市直流配电网、孤岛供电等领域有着广泛的应用前景。
直流电压控制是多端柔性直流输电(voltage sourced converter based multi-terminal high voltage direct current transmission，VSC-MTDC)系统系统接线方式分为串联、并联和混联等，目前主要采用并联式。并联接线的MTDC 系统中所有VSC 工作于相同直流母线电压下，因此直流电压控制是系统稳定运行的关键，类似于交流系统中的频率控制。主从式电压控制具有控制特性好、直流电压质量高等优点，但系统可靠性依赖于换流器控制器与系统控制器之间的高速通讯，这严重制约了多端直流输电尤其是长距离输电系统可靠性的提高。裕度控制则对控制器参数选择有较为严格的限制，否则容易出现系统震荡。目前投入实际运行的MTDC系统中，中国广东南澳多端柔性直流输电工程，采用主从式直流电压控制；中国浙江舟山五端柔性直流输电工程则采用主从控制和裕度控制备份的模式。
发明内容
为了克服传统控制方法在可靠性和稳定性方面存在的难题，本发明提出一种多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法，包括模块化多电平换流器、直流电压下垂控制、自适应算法三个部分。
所述模块化多电平换流器的每桥臂由n个功率模块和桥臂电感组成，上下两个桥臂构成一个相单元。
所述直流电压下垂控制通过检测直流电压与设定参考值的差值控制输入直流网络的有功功率，实现功率平衡和电压稳定。
所述自适应算法通过功率影响因子对下垂系数实时修正，实现V-I 特性曲线的闭环控制。
本发明的有益效果是：本发明提出的该控制方法能够减小直流电压控制是多端柔性直流输电系统的直流电压偏差，实现在不同工况下对参与直流电压控制的VSC下垂系数的自适应修正，简化控制器参数设计，同时不依赖于上层控制系统与换流站之间的高速通讯，有利于提高系统可靠性和稳定性。
附图说明
图1 模块化多电平换流器结构。
图2 下垂控制拓扑结构。
图3 下垂控制整体结构。
具体实施方案
如图1、图2所示，主电路拓扑，每桥臂由n个功率模块(sub-module，SM)和桥臂电感组成，上下两个桥臂构成一个相单元。
直流电压下垂控制通过检测直流电压与设定参考值的差值控制输入直流网络的有功功率，实现功率平衡和电压稳定。对下垂控制节点，。设计良好的下垂系数能够使多端系统稳定运行；当传输功率变化或某一换流站检修或故障停运时，系统能够从当前运行点平稳过渡于新的稳态运行点。
如图3所示，表示n个输入节点和m个输出节点的直流电压和电流；G为MTDC直流网络导纳矩阵； MTDC下垂控制策略的约束条件包括：直流电压、直流电流、换流器容量等。1）直流电压等级。主要由换流器拓扑、开关器件和直流电缆的耐压等级等决定。MTDC 系统直流电压偏差通常限定在以内。2）换流器容量。主要由换流器拓扑和开关器件额定电流决定。3）直流电流限制与直流电缆最大电流、开关器件额定电流等有关。

Claims (4)

1.一种多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法，其特征在于：包括模块化多电平换流器、直流电压下垂控制、自适应算法三个部分。
2.如权利要求1所述的多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法，其特征在于所述模块化多电平换流器的每桥臂由n个功率模块和桥臂电感组成，上下两个桥臂构成一个相单元。
3.如权利要求1所述的多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法，其特征在于所述直流电压下垂控制通过检测直流电压与设定参考值的差值控制输入直流网络的有功功率，实现功率平衡和电压稳定。
4.如权利要求1所述的多端柔性直流输电系统直流电压自适应下垂控制方法，其特征在于所述自适应算法通过功率影响因子对下垂系数实时修正，实现V-I 特性曲线的闭环控制。
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