[發明專利]一種多端柔性直流輸電系統的換流器及其控制方法

有效

• 申請號: 201310260431.7
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103368170A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 姚為正;吳金龍;梁燕;韓坤;左廣杰;劉普
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02J3/36
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

技術領域

本發明涉及一種多端柔性直流輸電系統的換流器控制方法，應用該控制方法的換流器以及應用該換流器的柔性直流輸電系統。

背景技術

柔性直流輸電技術以可關斷電力電子器件和電壓源型換流器（VSC）為基礎，多為BtB拓撲結構并以地下電纜及海底電纜為傳輸媒介實現電能傳輸。其中電壓源型換流器（VSC）是該輸電系統的基本組成單元。目前應用于實際工程的拓撲結構有兩電平、三電平及模塊化多電平等拓撲結構。

多端直流輸電（MTDC）系統是指含有多個整流站或多個逆變站的直流輸電系統。其顯著特點在于能夠實現多電源供電、多落點受電，提供一種更為靈活、快捷的輸電方式。MTDC輸電系統主要應用于：由多個能源基地輸送電能到遠方的多個負荷中心；不能使用架空線路走廊的大城市或工業中心；直流輸電線路中間分支接入負荷或電源；幾個孤立的交流系統之間利用直流輸電線路實現電網的非同期聯絡等。隨著大功率電力電子全控開關器件技術的進一步發展、新型控制策略的研究、直流輸電成本的逐步降低以及電能質量要求的提高，基于常規的電流源換流器（Current?Source?Converted?CSC）和電壓源型換流器（Voltage?Source?Converter?VSC）的混合MTDC輸電技術、基于FACTS的MTDC輸電技術、以及基于VSC的新型MTDC技術將得到快速發展，必將大大提高MTDC輸電系統的運行可靠性和實用性，擴大MTDC輸電系統的應用范圍，為電網提供更多的新型互聯模式，為大城市直流供電的多落點受電提供新思路，為其他形式的新能源接入電網提供新方法，為優質電能庫的建立提供新途徑。

與傳統CSC-MTDC系統不同，VSC-MTDC系統潮流反轉時直流電壓方向不變，直流電流方向反轉，并且不需要機械操作，速度較快，可靠性較高。它是一種既具有較高的可靠性又具有靈活多變的控制方式，因此VSC-MTDC是構建并聯多端直流系統的適宜方案。

VSC-MTDC系統在運行靈活性、可靠性等方面比兩端系統更具技術優勢，但其運行控制相對也要復雜。與電流控制是電流源型直流輸電（CSC-HVDC）系統中的基本控制方式一樣，直流電壓控制是VSC-HVDC系統中的基本控制。在VSC-MTDC系統中，采樣直流電壓控制的換流站相當于一個有功平衡結點，起功率平衡和穩定直流電壓的作用，其控制性能和可靠性也就決定了整個系統的運行特性和可靠性。

VSC-MTDC直流電壓與潮流協調控制策略有以下幾種：（1）主從式電壓控制法，特點是控制簡單，可控性最強，但是需要高速通訊對系統指令進行協調；（2）電壓下降法，優點是不需要上層控制器進行調整值協調，對相互通訊的要求低，具有一定的可擴展性，缺點是斜率配置復雜，潮流控制受系統主接線和直流電纜參數影響，最大缺陷是不能精確進行有功潮流控制；（3）基于電壓偏差的直流電壓協調控制方法，該方法的特點是無通訊獨立調節，配置靈活、可擴展性強，但是在兼具直流電壓協調和潮流優化控制方面，受本身控制結構的限制，其控制性能有限，其中二階電壓偏差法在進行電壓偏差控制時自動切斷潮流控制，因此電壓協調和潮流控制不能同時進行，而三階電壓偏差法也存在這個問題，同時每個階段的控制能力有限。

發明內容

本發明的目的是提供一種多端柔性直流輸電系統的換流器控制方法，應用該控制方法的換流器以及應用該換流器的柔性直流輸電系統，用以解決現有VSC-MTDC系統中直流電壓與潮流協調控制不能同時進行的的問題。

為實現上述目的，本發明的方案包括：一種多端柔性直流輸電系統的換流器控制方法，應用該控制方法的換流器以及應用該換流器的柔性直流輸電系統。

一種多端柔性直流輸電系統的換流器控制方法：當直流母線電壓處于預先設定的電壓上限值u_{dc_ref_high}及下限值u_{dc_ref_low}之間時，換流器運行于定功率控制模式；當直流母線電壓處于預先設定的電壓上限值u_{dc_ref_high}及下限值u_{dc_ref_low}以外時，換流器運行于直流母線電壓控制模式，當母線電壓高于設定上限值時，換流器調節直流母線電壓穩定于上限值，當母線電壓低于下限值時，換流器調節直流母線電壓穩定于下限值。