CN111864766A - 一种基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法，首先由直流输电系统中的锁相环控制器得到锁相环输出角频率；将所得到的锁相环输出角频率经过微分反馈补偿环节后，得到附加补偿量；再将所得到的附加补偿量引入至所述直流输电系统的换流器的功率类控制器中，实现对直流输电系统附加阻尼的控制。上述方法能够有效抑制直流输电系统在联接弱交流电网时的振荡失稳现象，提高系统稳定性。

Description

一种基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制 方法

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，尤其涉及一种基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法。

背景技术

我国能源与负荷中心分布不平衡，决定了我国资源优化配置的基本选择是远距离大容量输电，基于电网换相换流器的高压直流输电(line commutated converter basedhigh voltage direct current,LCC-HVDC)和基于电压源型换流器的柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)具有输送容量大、有功功率快速可控、不存在交流输电的稳定问题、可实现电网的非同步并网等优势，被广泛应用于远距离大容量输电场合。

近年来，随着大规模新能源及直流输电工程的快速发展，当交流输电线路较长、直流容量增长较快时，尤其当换流站与交流系统的并联联络线一回故障或检修停运时，电网将呈现以低短路比为特征的弱交流电网，现有研究及工程现状表明，LCC-HVDC和VSC-HVDC在联接弱交流电网时均存在振荡失稳风险，因此有必要提出能够有效抑制直流输电系统振荡失稳现象的控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法，该方法能够有效抑制直流输电系统在联接弱交流电网时的振荡失稳现象，提高系统稳定性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法，所述方法包括：

步骤1、由直流输电系统中的锁相环控制器得到锁相环输出角频率；

步骤2、将所得到的锁相环输出角频率经过微分反馈补偿环节后，得到附加补偿量；

步骤3、将所得到的附加补偿量引入至所述直流输电系统的换流器的功率类控制器中，实现对直流输电系统附加阻尼的控制。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法能够有效抑制直流输电系统在联接弱交流电网时的振荡失稳现象，提高系统稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法流程示意图；

图2为本发明所举实例在LCC-HVDC系统逆变侧换流器应用的具体控制框图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法流程示意图，所述方法包括：

步骤1、由直流输电系统中的锁相环控制器得到锁相环输出角频率；

在该步骤中，所得到的锁相环输出角频率ω_PLL的表达式为：

ω_PLL＝ω_n+(k_{p_PLL}+k_{i_PLL}/s)u_tq

其中，ω_n为交流电网基准角频率；k_{p_PLL}、k_{i_PLL}为锁相环控制器PI环节的比例积分系数；s表示微分算子；u_tq为交流母线电压q轴分量。

步骤2、将所得到的锁相环输出角频率经过微分反馈补偿环节后，得到附加补偿量；

在该步骤中，所得到的附加补偿量表示为：

其中，ω_PLL为锁相环输出角频率；K_F和T_F为预设的参数，K_F为比例参数，T_F为时间常数。

步骤3、将所得到的附加补偿量引入至所述直流输电系统的换流器的功率类控制器中，实现对直流输电系统附加阻尼的控制。

在该步骤中，在引入所述附加补偿量后，所述功率类控制器的输入指令值表示为：

X′_ref＝X_ref-ΔX

其中，X_ref为引入附加补偿量之前的功率类控制器的输入指令值；ΔX为所引入的附加补偿量。

具体实现中，对LCC-HVDC系统的整流侧而言，所述功率类控制器指的是定直流电流控制器，因此输入指令值表达式中的X表示系统直流电流I_dc；

对LCC-HVDC系统逆变侧而言，所述功率类控制器指的是定直流电压控制器或定关断角控制器或定功率控制器，因此输入指令值表达式中的X表示系统逆变侧直流电压U_dc或关断角γ或功率P；

对采用两电平或MMC拓扑结构的VSC-HVDC而言，所述功率类控制器指的是定直流电压控制器或定直流电流控制器或定有功功率控制器，因此输入指令值表达式中的X表示系统直流电压U_dc或直流电流I_dc或有功功率P。

下面以具体的实例对上述控制方法的过程进行举例说明，在本实例中以LCC-HVDC系统逆变侧换流器控制为例，如图2所示为本发明所举实例在LCC-HVDC系统逆变侧换流器应用的具体控制框图，LCC-HVDC系统逆变侧换流器采用定关断角控制，定关断角控制器基于PI环节的运算产生换流器触发角α，并采用经典的二阶锁相环为触发角α提供参考的同步相角。

基于本发明实施例所述方法，将LCC-HVDC逆变侧换流器锁相环输出角频率经过微分反馈补偿环节得到附加关断角补偿量；然后将附加关断角补偿量引入至定关断角控制器中。

通过上述方法可给LCC-HVDC系统提供附加阻尼以有效抑制LCC-HVDC的振荡失稳现象，从而提高系统的稳定性。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、由直流输电系统中的锁相环控制器得到锁相环输出角频率；

步骤2、将所得到的锁相环输出角频率经过微分反馈补偿环节后，得到附加补偿量；

步骤3、将所得到的附加补偿量引入至所述直流输电系统的换流器的功率类控制器中，实现对直流输电系统附加阻尼的控制。

2.根据权利要求1所述基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法，其特征在于，在步骤1中，所得到的锁相环输出角频率ω_PLL的表达式为：

ω_PLL＝ω_n+(k_{p_PLL}+k_{i_PLL}/s)u_tq

其中，ω_n为交流电网基准角频率；k_{p_PLL}、k_{i_PLL}为锁相环控制器PI环节的比例积分系数；s表示微分算子；u_tq为交流母线电压q轴分量。

3.根据权利要求1所述基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法，其特征在于，在步骤2中，所得到的附加补偿量表示为：

其中，ω_PLL为锁相环输出角频率；K_F和T_F为预设的参数，K_F为比例参数，T_F为时间常数。

4.根据权利要求1所述基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法，其特征在于，在步骤3中，在引入所述附加补偿量后，所述功率类控制器的输入指令值表示为：

X′_ref＝X_ref-ΔX

其中，X_ref为引入附加补偿量之前的功率类控制器的输入指令值；ΔX为所引入的附加补偿量。

5.根据权利要求4所述基于角频率变化速率的直流输电系统附加阻尼的控制方法，其特征在于，

对LCC-HVDC系统的整流侧而言，所述功率类控制器指的是定直流电流控制器，因此输入指令值表达式中的X表示系统直流电流I_dc；

对LCC-HVDC系统逆变侧而言，所述功率类控制器指的是定直流电压控制器或定关断角控制器或定功率控制器，因此输入指令值表达式中的X表示系统逆变侧直流电压U_dc或关断角γ或功率P；

对采用两电平或MMC拓扑结构的VSC-HVDC而言，所述功率类控制器指的是定直流电压控制器或定直流电流控制器或定有功功率控制器，因此输入指令值表达式中的X表示系统直流电压U_dc或直流电流I_dc或有功功率P。

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