CN113113929A - 柔性直流输电系统的电网构造型控制方法、装置及介质 - Google Patents

柔性直流输电系统的电网构造型控制方法、装置及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，所述方法根据交流电网频率偏差调节有功功率参考值，以及根据交流电网的电压偏差调节无功功率参考值，并通过模拟虚拟同步发电机的控制技术，根据所述有功功率参考值和所述无功功率参考值分别对输出的有功功率和输出的无功功率进行控制，进一步通过功率控制对网侧电压进行构造和控制，使柔性直流输电系统具备自同步功能和调频调压能力。此外，本发明将虚拟同步机技术引进无功功率的控制环节，使得柔性直流输电系统能对电网电压幅值提供惯量支撑，进而增强电网电压幅值的抗干扰能力。本发明还相应提供了一种柔性直流输电系统的电网构造型控制装置以及存储介质。

Description

柔性直流输电系统的电网构造型控制方法、装置及介质
技术领域
本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法、装置以及计算机可读存储介质。
背景技术
柔性直流输电系统作为新一代直流输电技术，具有无换相失败问题、可向无源系统供电、谐波水平低以及占地面积小等优势，在远距离输电、异步联网、海上风电场接入电网和分布式能源并网等领域得到了广泛的应用。
柔性直流输电系统典型的控制方法主要分为两种，一种是幅相控制，另一种是双闭环矢量控制。两种控制方法均需通过锁相环跟踪网侧电压相位进行坐标变换，在交流电网较弱情况下，锁相环可能无法稳定运行。当交流电网的频率或电压发生变化时，该控制方法下的柔性直流输电系统不具备自同步功能和调频调压能力，无法为电网电压的幅值和频率提供惯量支撑。
发明内容
本发明实施例的多个方面提供一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法、装置以及计算机可读存储介质，其能解决现有技术的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法在对网侧电压构造和控制时，无法为电网电压的幅值和频率提供惯量支撑的问题。
本发明实施例的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，包括：
根据交流电网的频率偏差，调节有功功率参考值；
根据交流电网的电压偏差，调节无功功率参考值；
根据所述有功功率参考值，利用预先建立好的虚拟同步机的调频运动方程对输出的有功功率进行控制，并对相角进行构造；
根据所述无功功率参考值，利用预先建立好的虚拟同步机的调压运动方程对输出的无功功率进行控制，并对网侧电压幅值进行构造；
利用所述网侧电压幅值和所述相角，对网侧实际电压进行PI控制并采用内环电流控制法得到三相电压参考值。
优选的，所述根据交流电网的频率偏差，调节有功功率参考值，具体包括：
当检测到交流电网频率偏差小于预设频率偏差阈值时，将有功功率设置值作为有功功率参考值；
当检测到交流电网频率偏差大于预设频率偏差阈值时，设置随交流电网频率变化的有功功率的偏差值并将其叠加到有功功率设置值上，并将叠加的结果作为有功功率参考值。
优选的，所述根据交流电网的电压偏差，调节无功功率参考值，具体包含：
当检测到交流电网电压偏差小于预设电压偏差阈值时，将无功功率设置值作为无功功率参考值；
当检测到交流电网电压偏差大于预设电压偏差阈值时，设置随交流电网电压变化的无功功率的偏差值并将其叠加到无功功率设置值上，并将叠加的结果作为无功功率参考值。
优选的，所述虚拟同步机的调频运动方程具体为：
Figure BDA0003019859350000021
其中，ω为角频率，θ为相角，Dp为有功功率控制的阻尼系数，Jp为有功功率控制的转动惯量，Pref为有功功率参考值，ωref为角频率参考值，P为输出的有功功率。
优选的，所述虚拟同步机的调压运动方程具体为：
Figure BDA0003019859350000022
其中，Dq为无功功率控制的阻尼系数，Jq为无功功率控制的转动惯量，Qref为无功功率参考值，Q为输出的无功功率，Vmref为网侧电压幅值参考值，V为网侧电压幅值。
优选的，所述当检测到交流电网频率偏差小于预设频率偏差阈值时，将有功功率设置值作为有功功率参考值；当检测到交流电网频率偏差大于预设频率偏差阈值时，设置随交流电网频率变化的有功功率的偏差值并将其叠加到有功功率设置值上，并将叠加的结果作为有功功率参考值，具体为：
Figure BDA0003019859350000031
其中，Pref为有功功率参考值，Pset为有功功率设置值，fref为频率参考值，f为交流电网的实际频率，KP为第一频率偏差控制系数，TP为第二频率偏差控制系数，Δfset为预设频率偏差阈值，αi为第i个柔性直流输电系统的运行状态，Pmaxi为第i个柔性直流输电系统输出的有功功率的最大值，Pi为第i个柔性直流输电系统输出的实际有功功率，n为参与调频的柔性直流输电系统的个数。
优选的，所述当检测到交流电网电压偏差小于预设电压偏差阈值时，将无功功率设置值作为无功功率参考值；当检测到交流电网电压偏差大于预设电压偏差阈值时，设置随交流电网电压变化的无功功率的偏差值并将其叠加到无功功率设置值上，并将叠加的结果作为无功功率参考值，具体为：
Figure BDA0003019859350000041
其中，Qref为无功功率参考值，Qset为有功功率设置值，Vmref为网侧电压幅值参考值，Vm为网侧实际电压幅值，KQ为第一电压偏差控制系数，TQ为第二电压偏差控制系数，ΔVset为预设电压偏差阈值，αi为第i个柔性直流输电系统的运行状态，Qmaxi为第i个柔性直流输电系统输出的无功功率的最大值，Qi为第i个柔性直流输电系统输出的实际无功功率，k为参与调压的柔性直流输电系统的个数。
优选的，所述利用所述网侧电压幅值和所述相角，对网侧实际电压进行PI控制并采用内环电流控制法得到三相电压参考值，具体包含以下步骤：
利用所述相角，对所述网侧电压幅值进行dq变换得到d轴电压参考值和q轴电压参考值；
利用所述d轴电压参考值对网侧实际电压的d轴分量进行PI控制，得到d轴电流参考值，以及利用所述q轴电压参考值对网侧实际电压的q轴分量进行PI控制，得到q轴电流参考值；
控制交流侧实际电流的d轴分量对所述d轴电流参考值跟踪，得到阀侧电压d轴参考分量，以及控制交流侧实际电流的q轴分量对所述q轴电流参考值跟踪，得到阀侧电压q轴参考分量；
利用所述相角，对所述阀侧电压d轴参考分量和所述阀侧电压q轴参考分量进行反变换，得到三相电压参考值。
为了解决相同的技术问题，本发明实施例另一方面相应提供了一种柔性直流输电系统的电网构造型控制装置，包括：
功率参考值设置模块，用于根据交流电网的频率偏差，调节有功功率参考值；以及根据交流电网的电压偏差，调节无功功率参考值；
功率控制模块，用于根据所述有功功率参考值，利用预先建立好的虚拟同步机的调频运动方程对输出的有功功率进行控制，并对相角进行构造；以及用于根据所述无功功率参考值，利用预先建立好的虚拟同步机的调压运动方程对输出的无功功率进行控制，并对网侧电压幅值进行构造；
电压电流控制模块，用于利用所述网侧电压幅值和所述相角，对网侧实际电压进行PI控制并采用内环电流控制法得到三相电压参考值。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法。
与现有技术相比，本发明实施例提供的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，其根据交流电网频率偏差调节有功功率参考值，以及根据交流电网的电压偏差调节无功功率参考值，并通过模拟虚拟同步发电机的控制技术，根据所述有功功率参考值和所述无功功率参考值分别对输出的有功功率和输出的无功功率进行控制，进一步通过功率控制对网侧电压进行构造和控制，使柔性直流输电系统具备自同步功能和调频调压能力。此外，本发明实施例将虚拟同步机技术引进无功功率的控制环节，使得柔性直流输电系统能对电网电压幅值提供惯量支撑，进而增强电网电压幅值的抗干扰能力。本发明实施例还相应提供了一种柔性直流输电系统的电网构造型控制装置以及存储介质。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法的功率控制原理框图；
图3是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法的电压控制原理框图；
图4是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法的电流控制原理框图；
图5是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制框图；
图6是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，其是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法的流程示意图。
本发明实施例提供的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，包含步骤S1-S5：
步骤S1，根据交流电网的频率偏差，调节有功功率参考值；
步骤S2，根据交流电网的电压偏差，调节无功功率参考值；
步骤S3，根据所述有功功率参考值，利用预先建立好的虚拟同步机的调频运动方程对输出的有功功率进行控制，并对相角进行构造；
步骤S4，根据所述无功功率参考值，利用预先建立好的虚拟同步机的调压运动方程对输出的无功功率进行控制，并对网侧电压幅值进行构造；
步骤S5，利用所述网侧电压幅值和所述相角，对网侧实际电压进行PI控制并采用内环电流控制法得到三相电压参考值。
需要说明的是，本发明实施例在具体实施时，步骤S1和步骤S2可以同步进行，即认为本发明实施例的步骤S1和步骤S2是对功率参考值的设定环节，步骤S3和步骤S4也可以同步进行，即认为本发明实施例的步骤S3和步骤S4是对功率控制的环节。此外，上述步骤S1-S5不应该理解为对本发明实施例的控制方法的执行步骤顺序的限制，在具体应用中可以做实际的调整。
本发明实施例提供的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，其根据交流电网频率偏差调节有功功率参考值，以及根据交流电网的电压偏差调节无功功率参考值，并通过模拟虚拟同步发电机的控制技术，根据所述有功功率参考值和所述无功功率参考值分别对输出的有功功率和输出的无功功率进行控制，进一步通过功率控制对网侧电压进行构造和控制，使柔性直流输电系统具备自同步功能和调频调压能力。此外，本发明实施例将虚拟同步机技术引进无功功率的控制环节，使得柔性直流输电系统能对电网电压幅值提供惯量支撑，进而增强电网电压幅值的抗干扰能力。
可以理解的是，当交流电网的频率发生偏差时，柔性直流输电系统可以采用有功-调频的控制方法参与频率调节，使得系统运行到新的平衡点，以实现类似于一次调频的快速调频效果。由于一次调频为有差调节，交流电网的频率一般无法回到初始状态，为了使得交流电网的频率往初始状态靠拢，需要进一步调节交流电网的频率。为此，在一种可选的实施方式中，所述步骤S1“根据交流电网的频率偏差，调节有功功率参考值”，具体包括：
当检测到交流电网频率偏差小于预设频率偏差阈值时，将有功功率设置值作为有功功率参考值；
当检测到交流电网频率偏差大于预设频率偏差阈值时，设置随交流电网频率变化的有功功率的偏差值并将其叠加到有功功率设置值上，并将叠加的结果作为有功功率参考值。
具体的，在交流电网的频率发生变化时，采用公式(1)对有功功率参考值进行调节，进一步实现对频率的慢速调节：
Figure BDA0003019859350000081
其中，Pref为有功功率参考值，Pset为有功功率设置值，fref为频率参考值，f为交流电网的实际频率，KP为第一频率偏差控制系数，TP为第二频率偏差控制系数，Δfset为预设频率偏差阈值，αi为第i个柔性直流输电系统的运行状态，
Pmaxi为第i个柔性直流输电系统输出的有功功率的最大值，Pi为第i个柔性直流输电系统输出的实际有功功率，n为参与调频的柔性直流输电系统的个数，KP和TP根据所需要的控制效果进行设置，Δfset均根据交流电网的要求进行设定。
其中，当第i个柔性直流输电系统处于运行状态时，αi＝1；当第i个柔性直流输电系统不处于运行状态时，αi＝0。
在本发明实施例中，考虑到多个柔性直流输电系统连接于同一个交流电网共同参与频率调节的情况，并针对各个柔性直流输电系统的调频能力进行有功功率的分配，能够充分发挥各个柔性直流输电系统的调频能力，进而实现更加精准的调频效果。此外，本发明实施例在对有功功率的偏差值进行计算时，引入频率偏差的一次项和积分项计算总的功率偏差值，然后再按照各个柔性直流输电系统的调频能力进行功率分配，能够提高二次调频的精确度，进而能够增强系统的频率稳定性。具体地，本发明实施例根据电网频率偏差计算有功功率功率的偏差值时，引进了频率偏差的积分项TP∫(fref-f)，提高了二次调频的精确度。若仅根据频率偏差的一次项KP(fref-f)计算有功功率的偏差值，KP需要根据电网特性进行设置，当电网强度发生变化时，二次调频将产生误差，引进频率偏差的积分项后，本发明实施例在电网特性发生变化时也能保持二次调频的精确度。
进一步，当交流电网的电压发生偏差时，柔性直流输电系统可以采用无功-调压的控制方法参与电压调节，使得系统具备调压能力。然而，采用现有的调压方法一般为有差的调节，交流电网的电压一般无法回到初始状态，为了使得交流电网的电压往初始状态靠拢，需要进一步调节交流电网的电压。为此，在一种可选的实施方式中，所述步骤S2“根据交流电网的电压偏差，调节无功功率参考值”，具体包括：
当检测到交流电网电压偏差小于预设电压偏差阈值时，将无功功率设置值作为无功功率参考值；
当检测到交流电网电压偏差大于预设电压偏差阈值时，设置随交流电网电压变化的无功功率的偏差值并将其叠加到无功功率设置值上，并将叠加的结果作为无功功率参考值。
具体的，在交流电网的电压发生变化时，采用公式(2)对无功功率参考值进行调节，进一步实现对电压的慢速调节：
Figure BDA0003019859350000091
其中，Qref为无功功率参考值，Qset为有功功率设置值，Vmref为网侧电压幅值参考值，Vm为网侧实际电压幅值，KQ为第一电压偏差控制系数，TQ为第二电压偏差控制系数，ΔVset为预设电压偏差阈值，αi为第i个柔性直流输电系统的运行状态，Qmaxi为第i个柔性直流输电系统输出的无功功率的最大值，Qi为第i个柔性直流输电系统输出的实际无功功率，k为参与调压的柔性直流输电系统的个数，KQ和Δfset均根据交流电网的特性进行设定。
与上述有功功率参考值调节环节类似，本发明实施例在对无功功率参考值进行调节时，通过引进电压偏差的积分项TQ∫(Vmref-V)，能够在电网特性发生变化时也能实现精准调压。
在本发明实施例中，通过上述步骤S1的有功功率和步骤S2无功功率的设定环节，可以使得柔性直流输电系统对网侧电压频率和幅值进行慢速调节，进一步使得交流电网的频率和电压幅值往初始状态靠拢。
在一种可选的实施方式中，所述虚拟同步机的调频运动方程具体为：
Figure BDA0003019859350000101
其中，ω为角频率，θ为相角，Dp为有功功率控制的阻尼系数，Jp为有功功率控制的转动惯量，Pref为有功功率参考值，ωref为角频率参考值，P为输出的有功功率，即有功功率实际值。
在一种可选的实施方式中，所述虚拟同步机的调压运动方程具体为：
Figure BDA0003019859350000102
其中，Dq为无功功率控制的阻尼系数，Jq为无功功率控制的转动惯量，Qref为无功功率参考值，Q为输出的无功功率，即无功功率实际值，Vmref为网侧电压幅值参考值，V为网侧电压幅值。
参见图2，图2是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法的功率控制原理框图，其中1/s表示积分环节，Jp和Jq为转动惯量，用于模拟同步发电机的惯性，Dp和Dq为阻尼系数，用于模拟同步发电机的阻尼特性。结合图2、公式(3)和公式(4)可知，本发明实施例在对无功功率进行控制时参考有功功率的控制方法进行了对称构造，将转动惯量J和阻尼系数D也引进了无功功率的控制环节中。此外，柔性直流输电系统的调压方法也参考调频方法进行了对称构造，使得调压过程存在快速的有差调节和慢速的无差调节两部分。
可以理解的是，本发明实施例通过对有功功率和无功功率的控制，使得性直流输电系统具备一次调频和调压特性，其原理是：假设柔性直流输电系统与理想电压源相连，此时柔性直流输电系统网侧的频率由理想电压源决定。当电压源频率等于频率参考值fref时，柔性直流输电系统在稳定运行后输出的有功功率P等于Pref，可以实现有功功率的无差控制；当电压源频率大于频率参考值fref时，柔性直流输电系统稳定后输出的有功功率P小于Pref；当电压源频率小于频率参考值fref时，柔性直流输电系统稳定后输出的有功功率P大于Pref。由此可见，当电压源频率偏移频率参考值fref时，柔性直流输电系统通过公式(3)的控制方式能自动响应并调节输出的有功功率，通过功率的调节使系统始终保持与电压源的频率一致，从而实现自同步功能。当柔性直流输电系统与实际交流电网相连时，交流电网的频率会受到柔性直流输电系统输送功率的影响。结合上述分析可知，当交流电网频率小于频率参考值fref时，直流输电系统输出的有功功率P大于Pref，柔性直流输电系统多输送有功功率会提高交流电网的频率。反之，当交流电网频率大于频率参考值fref时，柔性直流输电系统少输送有功功率又会降低交流电网的频率。由此可见，当交流电网的频率偏移频率参考值fref时，柔性直流输电系统有功功率的有差调节能阻碍电网的频率偏移，从实现了类似于同步发电机的一次调频特性。无功功率的控制逻辑与有功功率的类似，当网侧电压幅值等于电压参考值Vmref时，柔性直流输电系统输出的无功功率Q等于Qref；当网侧电压幅值小于电压参考值Vmref时，柔性直流输电系统输出的无功功率Q大于Qref以增大网侧电压；当网侧电压幅值大于电压参考值Vmref时，柔性直流输电系统输出的无功功率Q小于Qref以减小网侧电压。由此可见，通过公式(4)的控制逻辑能使柔性直流输电系统具备类似于同步发电机的调压特性。
在一种可选的实施方式中，所述利用所述网侧电压幅值和所述相角，对网侧实际电压进行PI控制并采用内环电流控制法得到三相电压参考值，具体包含以下步骤：
利用所述相角，对所述网侧电压幅值进行dq变换得到d轴电压参考值和q轴电压参考值；
利用所述d轴电压参考值对网侧实际电压的d轴分量进行PI控制，得到d轴电流参考值，以及利用所述q轴电压参考值对网侧实际电压的q轴分量进行PI控制，得到q轴电流参考值；
控制交流侧实际电流的d轴分量对所述d轴电流参考值跟踪，得到阀侧电压d轴参考分量，以及控制交流侧实际电流的q轴分量对所述q轴电流参考值跟踪，得到阀侧电压q轴参考分量；
利用所述相角，对所述阀侧电压d轴参考分量和所述阀侧电压q轴参考分量进行反变换，得到三相电压参考值。
参加图3和图4，图3是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法的电压控制原理框图，图4是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法的电流控制原理框图。本发明实施例在对有功功率和无功功率进行控制后，经过电压控制环节和电流控制环节即可获得三相电压参考值。具体的，参见图3，电压控制环节根据功率控制环节构造的网侧电压幅值V和相角θ得到dq旋转坐标系下的d轴电压参考值Vdref和q轴电压参考值Vqref，然后对网侧实际电压的d轴分量Vd和网侧实际电压的q轴分量Vq进行PI控制，输出网侧的d轴电流参考值Idref和q轴电流参考值Iqref。柔性直流输电系统正常运行时采用功率控制环节输出的相角θ进行dq变换，因此控制环节中无需增加锁相环。参见图4的电流控制原理框图，可以理解的是，本发明实施例的电流控制环节与矢量控制方法中的内环电流控制结构一致。电流控制环节的作用是使交流侧实际电流的d轴分量Id对d轴电流参考值Idref进行跟踪，以及使得交流侧实际电流的q轴分量Iq对q轴电流参考值Iqref进行跟踪，其输出为阀侧电压的d轴参考分量Vcdref和q轴分量Vcqref。阀侧电压的d轴分量Vcdref和q轴分量Vcqref采用相角θ进行dq反变换，得到三相电压参考值VcAref、VcBref和VcCref，该控制环节中也无需锁相环。
参见图5，图5是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制框图。根据上述分析，可知，在本发明实施例的直流输电系统的控制方法中，具体包括功率参考值设定、功率控制、电压控制和电流控制四个控制环节。其中，功率参考值设定环节根据网侧电压频率和幅值的变化分别对有功功率和无功功率的参考值进行调整，使柔性直流输电系统能对网侧电压频率和幅值进行慢速调节。功率控制环节模拟了同步发电机的运动方程，通过功率控制对网侧电压的幅值和相角进行构造，使柔性直流输电系统具备自同步功能和快速调频调压能力，正常运行时控制环节中无需锁相环。电压控制环节根据所需要的网侧电压幅值和相角，对实际的网侧电压进行控制，得到电流参考值。电流控制环节根据电流参考值对实际的网侧电流进行控制，得到三相电压参考值。通过本发明实施例提供的控制方法，能够使得柔性直流输电系统对外呈现出电压源的特性。此外，本发明实施例提供的控制方法将虚拟惯量引进了调压过程中，使得柔性直流输电系统能对电网电压幅值提供惯量支撑，在暂态过程中，惯量越大则同样扰动下引起的电压突变越小。进而增强电网电压幅值的抗干扰能力。
相应地，参见图6，图6是本发明实施例提供的一种柔性直流输电系统的电网构造型控制装置的结构框图。本发明施例提供的柔性直流输电系统的电网构造型控制装置，包括：
功率参考值设置模块10，用于根据交流电网的频率偏差，调节有功功率参考值；以及用于根据交流电网的电压偏差，调节无功功率参考值；
功率控制模块20，用于建立虚拟同步机的调频运动方程，利用所述虚拟同步机的调频运动方程，根据所述有功功率参考值对输出的有功功率进行控制，并对相角进行构造；以及用于建立虚拟同步机的调压运动方程，利用所述虚拟同步机的调压运动方程，根据所述无功功率的参考值对输出的无功功率进行控制，并对网侧电压幅值进行构造；
电压电流控制模块30，用于利用所述网侧电压幅值和所述相角，对网侧实际电压进行PI控制并采用内环电流控制法得到三相电压参考值。
可以理解的是，本发明实施例提供的柔性直流输电系统的电网构造型控制装置的具体实现方法和上述提供的所述柔性直流输电系统的电网构造型控制方法一样，两者的原理和作用一一对应，这里不再作过多的赘述。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本发明还相应地提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例上述的步骤S1到步骤S5。
其中，所述的计算机可读存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
综上所述，本发明实施例提供的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法、装置以及计算机可读存储介质，具有以下效果：
(1)本发明实施例根据交流电网频率偏差调节有功功率参考值，以及根据交流电网的电压偏差调节无功功率参考值，并通过模拟虚拟同步发电机的控制技术，根据所述有功功率参考值和所述无功功率参考值分别对输出的有功功率和输出的无功功率进行控制，进一步通过功率控制对网侧电压进行构造和控制，使柔性直流输电系统具备自同步功能和调频调压能力。
(2)本发明实施例的控制方法在对网侧电压进行构造和控制时，对无功功率的控制环节参考有功功率的控制环节进行了对称构造，将转动惯量J和阻尼系数D引进了无功功率的控制环节中，使得调压过程存在快速的有差调节和慢速的无差调节两部分。
(3)本发明实施例在对有功功率参考值和无功功率参考值进行调节中，考虑到了多个柔性直流输电系统连接于同一个交流电网共同参与频率调节的情况，并在交流电网频率发生变化时，通过引入频率偏差的一次项和积分项计算总的功率偏差值，然后再按照各个柔性直流输电系统的调频能力进行功率分配，能够提高二次调频的精确度和调压的精确度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，其特征在于，包括：
根据交流电网的频率偏差，调节有功功率参考值；
根据交流电网的电压偏差，调节无功功率参考值；
根据所述有功功率参考值，利用预先建立好的虚拟同步机的调频运动方程对输出的有功功率进行控制，并对相角进行构造；
根据所述无功功率参考值，利用预先建立好的虚拟同步机的调压运动方程对输出的无功功率进行控制，并对网侧电压幅值进行构造；
利用所述网侧电压幅值和所述相角，对网侧实际电压进行PI控制并采用内环电流控制法得到三相电压参考值。
2.如权利要求1所述的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，其特征在于，所述根据交流电网的频率偏差，调节有功功率参考值，具体包括：
当检测到交流电网频率偏差小于预设频率偏差阈值时，将有功功率设置值作为有功功率参考值；
当检测到交流电网频率偏差大于预设频率偏差阈值时，设置随交流电网频率变化的有功功率的偏差值并将其叠加到有功功率设置值上，并将叠加的结果作为有功功率参考值。
3.如权利要求1所述的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，其特征在于，所述根据交流电网的电压偏差，调节无功功率参考值，具体包括：
当检测到交流电网电压偏差小于预设电压偏差阈值时，将无功功率设置值作为无功功率参考值；
当检测到交流电网电压偏差大于预设电压偏差阈值时，设置随交流电网电压变化的无功功率的偏差值并将其叠加到无功功率设置值上，并将叠加的结果作为无功功率参考值。
4.如权利要求1所述的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，其特征在于，所述虚拟同步机的调频运动方程具体为：
Figure FDA0003019859340000021
其中，ω为角频率，θ为相角，Dp为有功功率控制的阻尼系数，Jp为有功功率控制的转动惯量，Pref为有功功率参考值，ωref为角频率参考值，P为输出的有功功率。
5.如权利要求1所述的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，其特征在于，所述虚拟同步机的调压运动方程具体为：
Figure FDA0003019859340000022
其中，Dq为无功功率控制的阻尼系数，Jq为无功功率控制的转动惯量，Qref为无功功率参考值，Q为输出的无功功率，Vmref为网侧电压幅值参考值，V为网侧电压幅值。
6.如权利要求2所述的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，其特征在于，所述当检测到交流电网频率偏差小于预设频率偏差阈值时，将有功功率设置值作为有功功率参考值；当检测到交流电网频率偏差大于预设频率偏差阈值时，设置随交流电网频率变化的有功功率的偏差值并将其叠加到有功功率设置值上，并将叠加的结果作为有功功率参考值，具体为：
Figure FDA0003019859340000031
其中，Pref为有功功率参考值，Pset为有功功率设置值，fref为频率参考值，f为交流电网的实际频率，KP为第一频率偏差控制系数，TP为第二频率偏差控制系数，Δfset为预设频率偏差阈值，αi为第i个柔性直流输电系统的运行状态，Pmaxi为第i个柔性直流输电系统输出的有功功率的最大值，Pi为第i个柔性直流输电系统输出的实际有功功率，n为参与调频的柔性直流输电系统的个数。
7.如权利要求3所述的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，其特征在于，所述当检测到交流电网电压偏差小于预设电压偏差阈值时，将无功功率设置值作为无功功率参考值；当检测到交流电网电压偏差大于预设电压偏差阈值时，设置随交流电网电压变化的无功功率的偏差值并将其叠加到无功功率设置值上，并将叠加的结果作为无功功率参考值，具体为：
Figure FDA0003019859340000032
其中，Qref为无功功率参考值，Qset为有功功率设置值，Vmref为网侧电压幅值参考值，Vm为网侧实际电压幅值，KQ为第一电压偏差控制系数，TQ为第二电压偏差控制系数，ΔVset为预设电压偏差阈值，αi为第i个柔性直流输电系统的运行状态，Qmaxi为第i个柔性直流输电系统输出的无功功率的最大值，Qi为第i个柔性直流输电系统输出的实际无功功率，k为参与调压的柔性直流输电系统的个数。
8.如权利要求1所述的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法，其特征在于，所述利用所述网侧电压幅值和所述相角，对网侧实际电压进行PI控制并采用内环电流控制法得到三相电压参考值，具体包括：
利用所述相角，对所述网侧电压幅值进行dq变换得到d轴电压参考值和q轴电压参考值；
利用所述d轴电压参考值对网侧实际电压的d轴分量进行PI控制，得到d轴电流参考值，以及利用所述q轴电压参考值对网侧实际电压的q轴分量进行PI控制，得到q轴电流参考值；
控制交流侧实际电流的d轴分量对所述d轴电流参考值跟踪，得到阀侧电压d轴参考分量，以及控制交流侧实际电流的q轴分量对所述q轴电流参考值跟踪，得到阀侧电压q轴参考分量；
利用所述相角，对所述阀侧电压d轴参考分量和所述阀侧电压q轴参考分量进行反变换，得到三相电压参考值。
9.一种柔性直流输电系统的电网构造型控制装置，其特征在于，包括：
功率参考值设置模块，用于根据交流电网的频率偏差，调节有功功率参考值；以及根据交流电网的电压偏差，调节无功功率参考值；
功率控制模块，用于根据所述有功功率参考值，利用预先建立好的虚拟同步机的调频运动方程对输出的有功功率进行控制，并对相角进行构造；以及用于根据所述无功功率参考值，利用预先建立好的虚拟同步机的调压运动方程对输出的无功功率进行控制，并对网侧电压幅值进行构造；
电压电流控制模块，用于利用所述网侧电压幅值和所述相角，对网侧实际电压进行PI控制并采用内环电流控制法得到三相电压参考值。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至8任意一项所述的柔性直流输电系统的电网构造型控制方法。
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