[發明專利]一種基于柔性直流輸電并網的海上風電場頻率控制方法

有效

• 申請號: 202011008459.8
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112310978B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 高玉青;林磊;蔣叢笑;宋偉宏;周才全;嚴佳男;楊林剛;馬潤澤
• 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;華中科技大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吉靖;劉曉春

本發明提供一種基于柔性直流輸電并網的海上風電場頻率控制方法，通過引入相位反饋設計頻率控制器，對q軸電壓進行控制，有效維持故障情況下交流頻率的穩定，極大地消除了由于交流電壓控制系統暫態波動導致的頻率過高或過低的情況，使交流電壓控制系統能夠達到預期的控制效果，提高系統運行的穩定性。本發明所提供的方法當系統穩定時投入交流電壓控制系統，當頻率波動超出閾值后投入頻率控制系統，當系統頻率滿足要求后再切換到交流電壓控制系統中，可在系統發生故障后迅速維持頻率的穩定，且在頻率穩定后能精確地控制交流電壓幅值，避免頻率控制器中相位由于長時間頻率積分而存在的直流偏置影響交流電壓幅值。

技術領域

本發明屬于大功率電力電子變流技術領域，尤其是涉及一種基于柔性直流輸電并網的海上風電場頻率控制方法。

背景技術

風力發電是新能源發電技術中最成熟、最具開發潛力的發電方式之一，海上風電經過若干年的發展已經成為可再生能源的重要組成部分。隨著海上風電場裝機容量增大，風電場離岸距離越來越遠，采用傳統高壓交流輸電將面臨高損耗、高成本的挑戰，并且受充電功率限制，輸送距離難以超過80 km。應用柔性直流輸電技術VSC-HVDC將海上風電并入電網中，具備不受距離限制、占地小、可潮流翻轉、損耗小、成本低等優勢，在現有的VSC-HVDC的拓撲中，模塊化多電平換流器MMC憑借其控制靈活、諧波含量低、擴展性強等優勢，在海上風電送出中有著極大的優勢。

傳統交流系統主要由同步發電機以及各類電動機組成，交流電壓由同步機內電勢決定，頻率與電機轉速密切相關，由系統有功功率的平衡決定。海上風電場往往是一個孤島系統，其交流電壓由海上換流站建立，通常交流電壓的幅值由其dq軸雙環控制器建立，交流電壓的相位由晶振給出。當海上風電場發生故障后，海上交流系統的電壓幅值和頻率都會發生比較大的波動，而目前對海上交流系統頻率的研究較少。

為此，亟需提供一種基于柔性直流輸電并網的海上風電場頻率控制方法。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術中存在的不足，提供一種基于柔性直流輸電并網的海上風電場頻率控制方法。

為此，本發明的上述目的通過以下技術方案來實現：

一種基于柔性直流輸電并網的海上風電場頻率控制方法，其特征在于：所述基于柔性直流輸電并網的海上風電場頻率控制方法包括如下步驟：

S1、實時監測并記錄海上風電場交流系統頻率f，執行S2；

S2、判斷實測頻率f與額定頻率f₀差值的絕對值是否超出裕度f_t；如果沒有超出裕度，海上交流電壓控制系統保持投入交流電壓控制系統，返回S1；如果超出裕度f_t，則執行S3；

S3、將海上交流電壓控制系統切換為頻率控制系統，并運行時間T₀后，執行S4；

S4、判斷運行T₀時間段后，該時刻實測頻率f與額定頻率f₀差值的絕對值是否超出裕度f_t，如果超過了，則返回S3；如果沒有超過，執行S5；