[發明專利]一種用于輕型直流輸電系統的控制方法

無效

• 申請號: 201410623489.8
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104348179A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 張朝龍
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司鞍山供電公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發明涉及一種用于功率單元串聯多電平型輕型直流輸電系統的控制方法。

背景技術

隨著國民經濟的高速增長，我國電力工業得到快速發展，根據國家能源局發布的數據顯示，2013年，全社會用電量累計53223億千瓦時，同比增長7.5％，全國發電設備累計平均利用小時為4511小時，分別居于世界第一位和第二位。與此同時，我國電網發展速度更快，截止2013年年底，全國電網220kV及以上輸電線路回路長度為52.75萬公里，公用變電設備容量為23.87億千伏安，位居世界第一。由于我國能源與負荷呈逆向分布，能源遠距離輸送現象突出，而直流輸電具有送電距離遠、送電容量大、控制靈活等特點，符合電力系統之間的網絡互聯及巨型水電、火電基地電力外送等，因而是目前我國電網發展中所迫切需要的技術。

柔性直流輸電(也就是輕型直流輸電，HVDC-Light)是在絕緣柵雙極晶閘管和電壓源換流器基礎上發展起來的一種新型直流輸電技術。自1999年連接瑞典大陸與哥特蘭島之間的第一條商業化輕型直流輸電線路投入運行以來，柔性直流輸電技術以其自身的優點得到工程界的高度重視和快速發展。傳統的換流器中晶閘管觸發后，只能在電流過零點才能自然關閉，而且兩端交流系統必須是有源的，而新型的電壓源換流器使用大功率門極關斷晶閘管，可自由地控制電流的導通或關斷，從而使換流器具有更大的控制自由度。

功率單元串聯多電平型輕型直流輸電系統的結構不同于傳統系統的拓撲結構，功率單元串聯多電平型輕型直流輸電系統的整流側、逆變側均為多個單元串聯組成，每個單元的直流側也串聯組成一個整體直流側。系統的拓樸結構如圖1所示，整流側與逆變側采用相同的結構，控制方式上均采用PWM整流控制。但若都采用圖2所示的正常的PWM整流控制方式，則整流站與逆變站都將對直流側電壓進行控制，而整流側與逆變側并聯在同一母線，容易導致系統失控。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于輕型直流輸電系統的控制方法，采用整流側采用定直流電壓控制方式，逆變側采用控制有功功率和無功功率的方式；減小功率單元因過壓或欠壓引起的故障，提高系統整體的可靠性、穩定性。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種用于輕型直流輸電系統的控制方法，其特征在于，在常規的PWM整流控制方式的基礎上，經過仿真分析進行改進，整流側采用定直流電壓控制方式，逆變側采用控制有功功率和無功功率的方式；為了保證逆變側功率單元之間的電壓平衡，將逆變側功率單元的平均電壓作為平衡控制環的電壓參考值，其PI輸出與有功給定相加作為電流環的有功參考值，平衡各功率單元直流電壓，減小功率單元因過壓或欠壓引起的故障；具體控制過程如下所述：

整流側控制步驟如下：

1)直流母線電壓參考值Udref與測量值Ud的差值經PI調節后作為有功分量參考值Idref；

2)電網負載的無功分量作為無功參考值Iqref，換流器功率單元電流經PARK變換后得到有功分量Id和無功分量Iq做為電流反饋；

3)所述步驟1)的有功分量參考值Idref與有功分量Id的差值經PT調節后輸出；

4)所述步驟2)的電網負載的無功參考值Iqref經換相處理后與無功分量Iq的差值經PI調節后輸出；

5)得到輸出電壓d軸和q軸分量Ucd，Ucq，再轉化為abc坐標，得到SPWM控制所需的調制波信號；

逆變側控制步驟如下：

1)逆變側CPU采集系統電流與網側電流，兩者做差計算出負載電流Ia_fbk，通過Park變換計算負載電流所含的有功電流分量Id和無功電流分量Iq；CPU通過光纖將有功電流分量、無功電流分量發送給各功率單元；

2)各個功率單元把收到的有功電流分量、無功電流分量做為功率單元電流給定，電網負載的無功分量作為無功給定值Iqref，與所述無功電流分量Iq的差值經PI調節后輸出無功分量；

3)為了保證從站功率單元之間電壓的平衡，在控制中加入了單元直流側電壓平衡控制，將多個功率單元的平均電壓，作為平衡控制環的電壓參考值，與每個功率單元測得的電壓值相比較，其PI輸出與有功給定值Idref相加作為電流環的有功參考值，再與有功電流分量Id的差值經PI調節后輸出有功分量；

4)逆變側根據負載系統的特性選擇不同的控制方式，如果負載系統是無源系統，逆變側采用定交流電壓控制方式輸出有功功率和無功功率，輸出的有功功率和無功功率由負載特性來確定；如果負載系統是有源系統，逆變側應采用定直流電流控制方式輸出的有功功率和無功功率。