[發明專利]基于HVDC整流側變換器優化同步機次同步振蕩的方法和裝置

在審

• 申請號: 201710870874.6
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107623336A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 李文朝;劉愷;韋鑫;侯佳佐;胡榮;萬民惠;陳家樂;朱建行;龔軒
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司;華中科技大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/36
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 李智,曹葆青

1.一種基于HVDC整流側變換器優化同步機次同步振蕩的方法，其特征在于，包括：

(1)獲取HVDC閉環控制系統的HVDC整流側變換器的換流母線的三相交流電壓V_ABC，對三相交流電壓V_ABC進行鎖相處理和次同步頻率變換，得到需要阻尼的次同步振蕩模態，利用帶通濾波器保留次同步振蕩模態；

(2)HVDC閉環控制系統引發電力系統發生次同步振蕩后，根據測試信號法得到各個次同步振蕩模態需要補償的相位角；

(3)利用相位角補償由HVDC閉環控制系統引起的相位變化，抑制HVDC閉環控制系統引發的次同步振蕩。

2.如權利要求1所述的一種基于HVDC整流側變換器優化同步機次同步振蕩的方法，其特征在于，所述步驟(1)包括：

(1-1)獲取HVDC閉環控制系統的HVDC整流側變換器的換流母線的三相交流電壓V_ABC，根據三相交流電壓V_ABC進行鎖相處理得到電壓鎖相相角θ；

(1-2)基于電壓鎖相相角θ，對V_ABC依次進行αβ直角坐標變換和dq同步坐標變換后，得到SSO的交流換流母線處三相電壓；

(1-3)從SSO的交流換流母線處三相電壓中提取需要阻尼的HVDC閉環控制系統的次同步振蕩模態，利用帶通濾波器保留次同步振蕩模態。

3.如權利要求1或2所述的一種基于HVDC整流側變換器優化同步機次同步振蕩的方法，其特征在于，所述步驟(2)包括：

(2-1)HVDC閉環控制系統引發電力系統發生次同步振蕩后，在定電流控制器的電流整定值上施加一個小信號振蕩電流ΔI₀；

(2-2)待HVDC閉環控制系統達到穩態時，在發電機電磁轉矩上得到相應的輸出響應ΔT₀，然后在公共周期內對ΔT₀和ΔI₀進行傅里葉分解，得到各個次同步振蕩模態下電磁轉矩和測試信號之間的相位差，進而得到各個次同步振蕩模態需要補償的相位角。

4.如權利要求3所述的一種基于HVDC整流側變換器優化同步機次同步振蕩的方法，其特征在于，所述步驟(3)包括：

(3-1)在HVDC閉環控制系統的寬帶通SSDC回路中依次串聯比例放大環節和限幅環節，將相位角輸入比例放大環節和限幅環節，得到參考電流補償值；

(3-2)將參考電流補償值輸入定電流控制器，補償由HVDC閉環控制系統引起的相位變化，使得HVDC閉環控制系統的電氣阻尼為正，抑制HVDC閉環控制系統引發的次同步振蕩。

5.一種基于HVDC整流側變換器優化同步機次同步振蕩的裝置，其特征在于，包括依次連接的測試環節、次同步頻率變換環節、帶通濾波器、相位補償環節、比例放大環節和限幅環節，以及一端與測試環節相連另一端與次同步頻率變換環節相連的鎖相環節，

所述測試環節，用于獲取HVDC閉環控制系統的HVDC整流側變換器的換流母線的三相交流電壓V_ABC；

所述鎖相環節，用于根據三相交流電壓V_ABC進行鎖相處理得到電壓鎖相相角θ；

所述次同步頻率變換環節，用于基于電壓鎖相相角θ，對V_ABC依次進行αβ直角坐標變換和dq同步坐標變換后，得到SSO的交流換流母線處三相電壓；

所述帶通濾波器，用于保留次同步振蕩模態，需要阻尼的HVDC閉環控制系統的次同步振蕩模態從SSO的交流換流母線處三相電壓中提取；

所述相位補償環節，用于HVDC閉環控制系統引發電力系統發生次同步振蕩后，根據測試信號法所得的相位角，設計超前滯后補償環節來補償相位角，使得發電機轉矩增量與發電機轉速增量的相位差在-90°～90°之間；

將相位角輸入比例放大環節和限幅環節，得到參考電流補償值；將參考電流補償值輸入定電流控制器，補償由HVDC閉環控制系統引起的相位變化，使得電力系統的電氣阻尼為正，抑制HVDC閉環控制系統引發的次同步振蕩。

6.如權利要求5所述的一種基于HVDC整流側變換器優化同步機次同步振蕩的裝置，其特征在于，所述相位補償環節的具體實現方式為：

HVDC閉環控制系統引發電力系統發生次同步振蕩后，在定電流控制器的電流整定值上施加一個小信號振蕩電流ΔI₀；待HVDC閉環控制系統達到穩態時，在發電機電磁轉矩上得到相應的輸出響應ΔT₀，然后在公共周期內對ΔT₀和ΔI₀進行傅里葉分解，得到各個次同步振蕩模態下電磁轉矩和測試信號之間的相位差，進而得到各個次同步振蕩模態需要補償的相位角，根據相位角設計超前滯后環節來補償相位角，使得發電機轉矩增量與發電機轉速增量的相位差在-90°～90°之間。