[發明專利]基于下垂控制的MMC換流器的啟動控制方法和控制系統

有效

• 申請號: 201710178552.5
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN107039992B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 闕波;胡丁文;李繼紅;朱承治;姚暉;張勁;俞恩科;陸翌;裘鵬;喬敏
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司;西安許繼電力電子技術有限公司;許繼集團有限公司;國網浙江省電力公司;國網浙江省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M1/36
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

本發明涉及基于下垂控制的MMC換流器的啟動控制方法和控制系統，對子模塊進行充電，使子模塊電壓達到額定電壓值；當系統為有源網絡時，計算網側電壓相位值，并計算設定的相位值與網側電壓相位值的誤差值，將該誤差值賦予附加相位積分器作為初值，計算相位附加相位值；最后根據解鎖信號，解鎖換流器，完成啟動。該啟動控制方法適用于柔直無切換孤島?聯網控制策略，在啟動時利用相位補償的方式對相位進行補償，使相位滿足要求，能夠使換流器平滑的進入穩態，實現換流器的平滑啟動，降低啟動過程中產生的沖擊；啟動過程中不會出現過電壓和橋臂過流的情況發生，使得換流器能夠快速穩態運行。

技術領域

本發明屬于MMC換流器的啟動控制技術領域。

背景技術

電壓源換流器型直流輸電(VSC-HVDC)采用可關斷電力電子器件，無需借助外部電源可實現換相，具備有功無功獨立控制、向弱電網和無源網絡供電等傳統直流輸電系統不具備的功能。柔性直流輸電技術拓展了直流輸電的應用領域，如圖1所示，為典型的柔性直流輸電系統，除了將其應用于傳統電網互聯，還可應用于給孤遠地區供電，比如離岸島嶼供電。

當連接至換流站的交流電網為有源網絡時，換流站和同步發電機將并列運行，柔性直流輸電系統將工作于聯網模式下；當連接至換流站的交流電網為無源網絡時，換流站將單獨工作，柔性直流輸電系統將工作于孤島模式下。

柔性直流輸電系統在聯網模式下和孤島模式下，其控制策略完全不一樣。在聯網模式下，換流器的控制方式可以是定有功/無功控制，而在孤島模式下，換流器的控制方式將切換至定交流電壓控制上。采用模式切換的孤島-聯網控制方式目前已在我國的舟山五端柔直工程中得到應用。然而該方式的控制系統設計較為復雜，還需對系統的孤島-聯網狀態進行判斷。為此，有學者提出了無需模式切換的孤島-聯網轉換控制策略，該控制策略基于下垂控制，能夠平滑的實現系統孤島-聯網轉換。

然而，該控制策略只提出了系統在穩態運行情況下的孤島聯網轉換，而未考慮系統在啟動過程中可能存在的沖擊和失穩。

發明內容

本發明的目的是提供基于下垂控制的MMC換流器的啟動控制方法和控制系統。

為實現上述目的，本發明的方案包括一種基于下垂控制的MMC換流器的啟動控制方法，包括以下步驟：

(1)對子模塊進行充電，使子模塊電壓達到額定電壓值；

(2)判斷系統是否為有源網絡；

(3)當系統為有源網絡時，計算網側電壓相位值，并計算設定的相位值與所述網側電壓相位值的誤差值；

(4)將所述誤差值在解鎖信號的上升沿時刻賦予附加相位積分器，作為該積分器的初始值，根據解鎖信號的上升沿使能所述附加相位積分器，根據附加相位積分器計算附加相位值，并將附加相位值與所述設定的相位值進行疊加生成最終相位值，根據所述最終相位值控制解鎖換流器，完成啟動。

所述設定的相位值為MMC換流器的控制系統中本地50Hz相位生成器所生成的相位值。

所述附加相位值還與功率偏差相關，所述功率偏差為設定輸出功率值與實際輸出功率值的誤差值。

所述附加相位積分器的數學計算公式為：

θ_附＝mod(K_f∫(P_set-P)dt+θ′，2π)，

其中，mod()為取余函數，θ_附為所述附加相位值，P_set為設定輸出功率值，P為實際輸出功率值，θ′為所述誤差值，θ′＝θ₀₁-θ_g，θ₀₁為設定的相位值，θ_g為網側電壓相位值，K_f為系數。