CN115117911A - 一种交直流混合配网中柔性直流互联装置的阻抗协调重塑控制策略 - Google Patents

一种交直流混合配网中柔性直流互联装置的阻抗协调重塑控制策略 Download PDF

Info

Publication number
CN115117911A
CN115117911A CN202110299684.XA CN202110299684A CN115117911A CN 115117911 A CN115117911 A CN 115117911A CN 202110299684 A CN202110299684 A CN 202110299684A CN 115117911 A CN115117911 A CN 115117911A
Authority
CN
China
Prior art keywords
impedance
direct current
power
vsc
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110299684.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115117911B (zh
Inventor
田艳军
王坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China Electric Power University
Original Assignee
North China Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China Electric Power University filed Critical North China Electric Power University
Priority to CN202110299684.XA priority Critical patent/CN115117911B/zh
Publication of CN115117911A publication Critical patent/CN115117911A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115117911B publication Critical patent/CN115117911B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种交直流混合配网中柔性直流互联装置的阻抗协调重塑控制策略。针对功率双向传输下换流器交流侧和直流侧都存在的负阻抗问题，根据阻抗协调重塑控制，考虑重新建立优化后的阻抗模型，功率正向传输时，启动直流侧阻抗重塑控制，负责将功率正向传输时，电压源换流器VSC‑B直流侧负阻抗重塑为正阻抗；功率反向传输时，启动交流侧阻抗重塑控制，负责将功率反向传输，电压源换流器VSC‑B交流侧负阻抗重塑为正阻抗。本发明能够有效的减小负荷波动时，交直流侧的超调量，最终提升交直流混合配网中柔性直流互联装置的稳定性。

Description

一种交直流混合配网中柔性直流互联装置的阻抗协调重塑控 制策略
技术领域
本发明涉及一种阻抗协调重塑控制策略，属于电力电子技术领域。
背景技术
随着对配电网供电可靠性的需求越来越高，同时其需要接纳的分布式发电设备越来越多，传统以“闭环设计、开环运行”为主的配网结构无法满足以上需求。新加坡采用的“花瓣型”配电网是由同一个变电站引出两条馈线构建一个“花瓣”，实现长期合环运行(单电压合环)。相较于开环运行，此配网结构能提高系统可靠性，可以实现馈线内故障的“无缝自愈”，但是当上级电网出现故障，需要进行跨变电站合环(多电源合环)时，因交流互联会产生较大冲击电流电流和合环电流，影响电网安全可靠运行。
相较于开环和交流互联，通过柔性直流互联装置将交流系统进行解耦互联，实现直流互联模式，不仅可以有效控制系统短路电流和系统潮流，在故障后对系统提供动态电压支撑，还能消除合环引起的冲击电流和循环电流，保证了合环的安全运行，大大提升了配电网的供电可靠性。
柔性直流互联装置由两个电压源型换流器经直流线路级联而成，通常一端换流器采用定直流电压控制，另一端换流器采用定功率控制。由于交直流混合配电网中功率可以双向传输，当功率从直流线路向采用定功率控制的换流器传输时，换流器作为恒功率负载，直流侧阻抗特性为负阻抗特性；当功率从交流线路向采用定功率控制的换流器传输时，换流器同样作为恒功率负载，交流侧阻抗特性呈负阻抗特性。所以功率双向传输下，负阻抗一直存在于交直流混合配电网内，大大降低了系统的稳定性。
目前，多数学者是单独针对直流系统或者交流系统存在的负阻抗问题进行研究并优化。还有学者研究了不同功率传输方向下采用定功率控制的换流器直流侧阻抗特性存在明显差异。另外还有研究分别针对海上高压及中压直流供电系统因负阻抗造成的高频振荡问题，提出了正阻尼重构稳定控制。分析了功率双向传输下并网换流器系统的稳定性差异问题，并针对交流侧负阻抗问题提出了一种阻抗优化控制，提高了系统稳定性。但上述均未综合考虑功率双向传输下换流器交流侧和直流侧都存在的负阻抗问题，提出的阻抗优化控制不能同时解决两侧的负阻抗问题，存在一定的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种阻抗协调重塑控制策略，来解决功率双向传输下换流器交流侧和直流侧都存在的负阻抗问题，为解决上述问题，本发明提供了如下方案：
功率正向传输时，启动直流侧阻抗重塑控制，负责将功率正向传输时VSC-B直流侧负阻抗重塑为正阻抗；功率反向传输时，启动交流侧阻抗重塑控制，负责将功率反向传输时VSC-B交流侧负阻抗重塑为正阻抗。
首先，对于IRDC控制，DC侧阻抗控制器的输入为直流电压扰动，输出信号加到有功功率给定值上，即通过暂态下直流电压扰动调整暂态下的有功功率输出，进而实现阻抗重塑的目的。
其次，对于IRAC控制，AC侧阻抗控制器的输入为交流电压扰动，输出信号加到有功功率给定值上，即通过暂态下交流电压扰动调整暂态下的有功功率输出，进而实现阻抗重塑的目的。
为了使DC侧和AC侧的阻抗控制器在稳态下输出信号均为零，只在暂态下起作用，将以上两个控制器设计为比例控制器，表达式分别为：
Gdc(s)＝Kdc＝-kdc·Idc
Gac(s)＝Kac＝-kac·Igd2
其中，Kdc和Kac为控制器的比例系数。
对于交流电压扰动量udg2，可以通过将实际交流电压d轴分量Ugd2与其通过低通滤波器后得到低频稳态量做差而得到，交流电压扰动量的表达式为：
ugd2 ～＝Ugd2(1-GLPF(s))
其中，GLPF(s)为低通滤波器的传递函数。
附图说明
图1是本发明交直流混合配网中柔性直流互联装置示意图；
图2是本发明提出的ICR控制框图；
图3是传统直接功率控制下的仿真结果；
图4是应用本发明提出的阻尼协同重塑控制下的仿真结果；
图5是传统直接功率控制下的实验结果；
图6是应用本发明提出的阻尼协同重塑控制下的实验结果。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是交直流混合配网中柔性直流互联装置示意图，柔性直流互联装置包括：两个电压源换流器(VSC-A和VSC-B)、直流线路以及直流侧稳压电容。其中，柔性直流互联装置中，VSC-A采用定直流电压控制，负责稳定直流侧电压；VSC-B采用直接功率控制，负责调节系统内传输功率的大小及方向。
图2是本发明提出的ICR控制框图。根据功率传输方向，对交直流侧阻抗进行重塑：功率正向传输时，启动直流侧阻抗重塑控制，负责将功率正向传输时VSC-B直流侧负阻抗重塑为正阻抗；功率反向传输时，启动交流侧阻抗重塑控制，负责将功率反向传输时VSC-B交流侧负阻抗重塑为正阻抗。
为了使DC侧和AC侧的阻抗控制器在稳态下输出信号均为零，只在暂态下起作用，将以上两个控制器设计为比例控制器，表达式分别为：
Gdc(s)＝Kdc＝-kdc·Idc
Gac(s)＝Kac＝-kac·Igd2
其中，Kdc和Kac为控制器的比例系数。
对于交流电压扰动量udg2，可以通过将实际交流电压d轴分量Ugd2与其通过低通滤波器后得到低频稳态量做差而得到，交流电压扰动量的表达式为：
ugd2 ～＝Ugd2(1-GLPF(s))，其中，GLPF(s)为低通滤波器的传递函数。
图3是传统直接功率控制下的仿真结果。功率从反向切换到正向时，直流侧功率、电压波动较大，达到稳态所需时间较长；而从正向切换到反向时，交流侧功率、电压波动较大。
图4是应用本发明提出的阻尼协同重塑控制下的仿真结果。通过对比图3和图4，在功率正反向切换中，波形都较传统直接功率控制有明显的优化。
图5是传统直接功率控制下的实验结果。
图6是应用本发明提出的阻尼协同重塑控制下的实验结果。可以看出，实验结果与仿真结果相仿，可以验证提出的阻尼协同重塑控制可以有效减小负荷波动引起的电压、功率波动，提升系统稳定性。

Claims (2)

1.一种阻抗协调重塑控制策略，应用于交直流混合配网中柔性直流互联装置，柔性直流互联装置包括：两个电压源换流器(VSC-A和VSC-B)、直流线路以及直流侧稳压电容。其中，柔性直流互联装置中，VSC-A采用定直流电压控制，负责稳定直流侧电压；VSC-B采用直接功率控制，负责调节系统内传输功率的大小及方向。
2.根据权利要求1所述的一种交直流混合配网中柔性直流互联装置的阻抗协调重塑控制策略，其特征在于：功率正向传输时，启动直流侧阻抗重塑(IRDC，Impedance Reshapingon DC side)控制，负责将功率正向传输时VSC-B直流侧负阻抗重塑为正阻抗；功率反向传输时，启动交流侧阻抗重塑(IRAC，Impedance Reshaping on AC side)控制，负责将功率反向传输时VSC-B交流侧负阻抗重塑为正阻抗。
使DC侧和AC侧的阻抗控制器在稳态下输出信号均为零，只在暂态下起作用，将以上两个控制器设计为比例控制器，表达式分别为：
Gdc(s)＝Kdc＝-kdc·Idc
Gac(s)＝Kac＝-kac·Igd2
其中，Kdc和Kac为控制器的比例系数。
对于交流电压扰动量udg2，可以通过将实际交流电压d轴分量Ugd2与其通过低通滤波器后得到低频稳态量做差而得到，交流电压扰动量的表达式为：
ugd2 ～＝Ugd2(1-GLPF(s))
其中，GLPF(s)为低通滤波器的传递函数。
CN202110299684.XA 2021-03-18 2021-03-18 一种配网柔性直流互联装置的阻抗协调重塑控制方法 Active CN115117911B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110299684.XA CN115117911B (zh) 2021-03-18 2021-03-18 一种配网柔性直流互联装置的阻抗协调重塑控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110299684.XA CN115117911B (zh) 2021-03-18 2021-03-18 一种配网柔性直流互联装置的阻抗协调重塑控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115117911A true CN115117911A (zh) 2022-09-27
CN115117911B CN115117911B (zh) 2024-04-05

Family

ID=83324052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110299684.XA Active CN115117911B (zh) 2021-03-18 2021-03-18 一种配网柔性直流互联装置的阻抗协调重塑控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115117911B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120250371A1 (en) * 2009-06-18 2012-10-04 Abb Technology Ag Controlling an inverter device of a high voltage dc system for supporting an ac system
CN108306329A (zh) * 2018-02-28 2018-07-20 湖南大学 高压直流输电系统的正阻尼重构阻抗稳定控制方法
CN111262283A (zh) * 2020-03-16 2020-06-09 华北电力大学 交直流微电网变换器级联系统的协同控制方法
WO2020173067A1 (zh) * 2019-02-27 2020-09-03 南方电网科学研究院有限责任公司 适用于柔性直流的无源阻抗适配器参数设计方法及装置
CN112448407A (zh) * 2019-08-27 2021-03-05 华北电力大学（保定） 一种提高双向功率流动下恒功率控制的并网系统稳定性的阻抗优化控制策略

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120250371A1 (en) * 2009-06-18 2012-10-04 Abb Technology Ag Controlling an inverter device of a high voltage dc system for supporting an ac system
CN108306329A (zh) * 2018-02-28 2018-07-20 湖南大学 高压直流输电系统的正阻尼重构阻抗稳定控制方法
WO2020173067A1 (zh) * 2019-02-27 2020-09-03 南方电网科学研究院有限责任公司 适用于柔性直流的无源阻抗适配器参数设计方法及装置
CN112448407A (zh) * 2019-08-27 2021-03-05 华北电力大学（保定） 一种提高双向功率流动下恒功率控制的并网系统稳定性的阻抗优化控制策略
CN111262283A (zh) * 2020-03-16 2020-06-09 华北电力大学 交直流微电网变换器级联系统的协同控制方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YANJUN TIAN: "Impedance Coordinative Control for Cascaded Converter in Bidirectional Application", 《 IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS》, vol. 52, no. 5, XP011623069, DOI: 10.1109/TIA.2016.2564359 *
宋瑞华;周孝信;: "基于电压源换流器的高压直流输电系统的阻尼特性与阻尼控制", 电网技术, no. 05 *
年珩;杨军;陈亮;徐韵扬;胡彬;李萌;: "交直流混合供电系统直流侧阻抗建模及稳定性分析", 高电压技术, no. 10 *
田艳军: "AC/DC-DC/AC 级联变流器 DC 与 AC 双侧双向交互稳定性分析及协调优化控制", 《高电压技术》, vol. 47, no. 7 *
田艳军: "输电系统中并网变流器优化双向功率稳定性差异的阻抗控制策略", 《高电压技术》, vol. 46, no. 11 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115117911B (zh) 2024-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108832612B (zh) 一种基于分层管理的直流微电网控制方法和系统
CN101453171B (zh) 基于变压器串联多重化和链式结构的统一电能质量控制器
CN103023043B (zh) 电气化铁路牵引侧两相statcom治理装置的控制方法
Lu et al. SoC-based dynamic power sharing method with AC-bus voltage restoration for microgrid applications
CN103552487A (zh) 一种同相供电装置及牵引供电系统
CN102214924B (zh) 基于三相二臂的三电平有源电能质量补偿器的前馈解耦控制方法
CN111668850B (zh) 一种基于储能与交流调压控制的线路电能补偿系统
CN110277788B (zh) 长距离稀疏供电用复合补偿装置
CN110729909B (zh) 一种多端口铁路功率调节器系统及其综合控制方法
CN103606926A (zh) 基于链式结构的大容量统一电能质量控制器及其控制方法
CN106602566B (zh) 一种超导交直流定制电力系统
CN113346787A (zh) 基于pqz理论的并联双向功率变换器环流抑制方法
CN209963762U (zh) 一种多端口电力电子交流变压器系统
CN112086985A (zh) 考虑有功传输能力的混合双馈入系统的协调控制策略
CN102025162A (zh) 基于三电平半桥结构的高速铁路功率调节器
CN103532153A (zh) 一种mmcc式直接铁路功率补偿器及其控制方法
Guo et al. A virtual inertia control strategy for dual active bridge DC-DC converter
CN115117911B (zh) 一种配网柔性直流互联装置的阻抗协调重塑控制方法
CN103580040A (zh) 一种配电变压器自适应补偿装置
CN113507123B (zh) 适用于交直流混联微电网的双向接口变换器优化控制方法
CN116316697A (zh) 并网变流器在弱电网不对称短路故障下的动态增稳控制方法
CN105098768A (zh) 基于电容电流的微网变流器无缝切换控制策略
CN106026102B (zh) 双回线路统一潮流控制器及断面潮流控制方法
Li et al. Smooth switching control strategy for microgrid based on state following controller
CN109921450B (zh) 一种含风电和dc-dc储能系统的四端vsc-mtdc

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
DD01 Delivery of document by public notice
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Wang Kun

Document name: Notice of Qualified Procedures

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant