[發明專利]功率平衡控制器、基于虛擬阻抗的雙極MMC換流站無源控制策略及柔性直流輸電系統

有效

• 申請號: 201911418373.X
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111049399B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 傅春翔;陳晴;楊林剛;汪天呈;薛源;徐鷗洋;高玉青;楊文斌;周才全;徐志輝;酈洪柯
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/493;H02J3/36
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

本發明涉及一種功率平衡控制器、基于虛擬阻抗的雙極MMC換流站無源控制策略及柔性直流輸電系統。本發明的目的是提供一種功率平衡控制器、基于虛擬阻抗的雙極MMC換流站無源控制策略及柔性直流輸電系統，以避免兩個換流器輸出電壓互相影響。本發明的技術方案是：一種功率平衡控制器，其特征在于：用于平衡正負極MMC換流器與交流系統交換的有功功率和無功功率，并為正負極的MMC換流器提供交流電壓幅值指令值，步驟如下：獲取正極MMC換流器向交流系統輸入的有功功率P₁和無功功率Q₁，負極MMC換流器向交流系統輸入的有功功率P₂和無功功率Q₂；計算正負極MMC換流器的有功功率平均值P_ave和無功功率平均值Q_ave。本發明適用于電力系統輸配電技術領域。

技術領域

本發明涉及一種功率平衡控制器、基于虛擬阻抗的雙極MMC換流站無源控制策略及柔性直流輸電系統，適用于電力系統輸配電技術領域。

背景技術

近年來，為減少化石資源的消耗和防治生態環境污染，我國大力支持發展新能源發電產業，如光伏發電、風力發電等。但是新能源電場具有故障穿越能力弱以及波動性強的特性，因此需要通過特定的技術手段進行并網。

基于電壓源換流器的柔性直流輸電(voltage source converterbased highvoltage direct current,VSC-HVDC)技術，具有控制靈活，不需要電網提供換相電壓，可以為新能源電場提供同步交流電源支撐等優勢，是一種極為適合新能源并網的輸電技術。其中模塊化多電平換流器MMC憑借其諧波分量較少，不需要應用功率器件串聯技術等優勢，成為了新能源并網工程中首選的電壓源換流器。

通常的新能源電場多為無源網絡，需要有額外的交流電壓支撐才能正常運行，因此連接新能源側的MMC換流器需要采用特定的無源控制策略，即采用定交流電壓幅值、定交流電壓頻率控制。現有的國內外新能源電場采用柔性直流送出的工程中，采用的均為對稱單極結構的兩端直流輸電系統，該結構的系統接入風場側的只有一個MMC換流器，采用定電壓頻率和幅值的控制模式，為風場提供交流電壓源的支撐。

然而，隨著未來新能源電場規模的逐漸增大，并網系統所需要輸送的功率也必將快速增長，此時對稱單極結構的MMC輸電系統便不再能夠滿足功率送出的需求，需要采用雙極結構的MMC來進行海上風電的送出。然而使用雙極結構時，若正負極的換流器均采用定電壓頻率和電壓幅值的控制模式，將會導致兩個換流器輸出電壓互相影響，引起振蕩，不利于系統穩定。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種功率平衡控制器、基于虛擬阻抗的雙極MMC換流站無源控制策略及柔性直流輸電系統，以避免兩個換流器輸出電壓互相影響。

本發明所采用的技術方案是：一種功率平衡控制器，其特征在于：用于平衡正、負極MMC換流器與交流系統交換的有功功率和無功功率，并為正、負極MMC換流器提供交流的電壓幅值指令值，步驟如下：

獲取正極MMC換流器向交流系統輸入的有功功率P₁和無功功率Q₁，負極MMC換流器向交流系統輸入的有功功率P₂和無功功率Q₂；

計算正、負極MMC換流器的有功功率平均值P_ave和無功功率平均值Q_ave；

將P₁與P_ave相減后通過PI環節得到U_a11，將Q₁與Q_ave相減后通過PI環節得到U_a12，計算正極MMC換流器的電壓幅值指令值U_aref1，