[發明專利]一種多回MMC-HVDC饋入極弱電網的控制策略

有效

• 申請號: 201710050949.6
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106786724B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 徐政;肖晃慶;王世佳;曹冬明
• 申請（專利權）人: 浙江大學;南京南瑞繼保電氣有限公司;國家電網公司;國網浙江省電力公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/16;H02J3/24
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種多回MMC?HVDC饋入極弱電網的控制策略，包括：(1)每個MMC都采用同步發電機模擬控制方法，其中有功?頻率環用來模擬同步發電機的搖擺過程，無功?電壓環用來模擬同步發電機的勵磁系統，并采用電流內環來限制故障電流和提高MMC響應速度；(2)MMC間的功率分配采用動態功率分配控制方法，該方法不再使用預先設定的功率參考值，而是根據系統負荷的變化，按特定比例動態調整功率參考值。本發明可以使多回MMC?HVDC饋入極弱電網穩定運行，而且能夠快速有效地進行功率分配，并消除系統因功率波動造成的頻率偏差，可以使MMC像同步發電機一樣具有慣性作用，在工程中具有非常強的參考意義與使用價值。

技術領域

本發明屬于電力系統輸電技術領域，具體涉及一種多回MMC-HVDC饋入極弱電網的控制策略。

背景技術

模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)是電壓源換流器型直流輸電系統(high voltage direct current，HVDC)最有競爭力、最具應用前景的換流器拓撲。由于其制造難度小、損耗低、波形質量高、能向無源網絡供電，MMC在各領域得到了廣泛的應用。

隨著MMC-HVDC工程的逐漸增多，一個區域電網很有可能形成兩回或者多回MMC-HVDC饋入同一交流母線，或者彼此間電氣距離很近的情況。例如，在德國風電并網項目中，已投運的HVDC Borwin1工程和HVDC Borwin2工程同落點于德國的Diele，而已投運的HVDCDolwin1工程則落點于離Diele不遠處的West。未來，隨著我國東海海上風電場的不斷開發，華東電網也將形成多柔性直流饋入的情況。

截止目前，已投運的MMC-HVDC工程的最大輸送容量為1000MW(魯西背靠背柔性直流工程)。隨著MMC技術的不斷發展和制造成本的下降，MMC-HVDC的輸送容量還將進一步增加，這等效地降低了區域電網的強度，甚至會形成大容量MMC-HVDC向弱電網供電的情況。

多饋入柔性直流輸電系統向極弱交流電網供電的系統簡化模型如圖1所示，這里考慮兩個MMC換流站共同向某個極弱交流電網供電的情況。圖1中的SG是容量很小(占負荷功率的15％以內)的小型同步發電機(可視為小水電機組或柴油機組)，大部分的負荷功率由兩個換流站(MMC1、MMC2)共同承擔。當多回MMC-HVDC饋入極弱電網時，電網的安全穩定運行遇到了新的挑戰，此時亟需研究出適用于多回MMC-HVDC饋入極弱電網的控制策略。

發明內容

鑒于上述，本發明提供了一種多回MMC-HVDC饋入極弱電網的控制策略，該控制策略不僅可以使系統安全穩定運行，而且能夠快速有效地進行功率分配，并消除因功率波動帶來的頻率偏差問題，在工程中具有非常強的參考意義與使用價值。

一種多回MMC-HVDC饋入極弱電網的控制策略，包括：

(1)為區域電網饋入功率的每個MMC均采用同步發電機模擬控制方法，所述同步發電機模擬控制方法包括有功-頻率控制環節、無功-電壓控制環節、輸出電流跟蹤控制環節以及內部環流抑制控制環節；其中：

所述的有功-頻率控制環節用于根據有功功率通過計算得到虛擬同步發電機功角θ；所述的無功-電壓控制環節用于根據無功功率通過計算得到dq坐標系下的MMC閥側電流參考矢量所述的輸出電流跟蹤控制環節用于根據MMC閥側電流參考矢量通過計算得到dq坐標系下的MMC橋臂差模電壓參考矢量所述的內部環流抑制控制環節以MMC內部環流為0作為控制目標，通過計算得到dq坐標系下的MMC橋臂共模電壓參考矢量

(2)MMC間的功率分配采用動態功率分配方法，即根據區域電網負荷的變化，按特定比例動態調整各MMC的功率參考值。

所述有功-頻率控制環節通過以下控制方程計算出虛擬同步發電機功角θ：