[發明專利]柔性直流輸電系統的雙邊慣量阻尼模擬控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110957092.2
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113675871B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 朱介北;申志鵬
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張建中

1.一種柔性直流輸電系統的雙邊慣量阻尼模擬控制系統，包括依次連接的第一交流供電系統、柔性直流輸電系統及第二交流供電系統；柔性直流輸電系統包括第一換流器和第二換流器；第一、二換流器對應由第一、二控制器控制，第一控制器包括第一電流內環模塊和功率外環模塊；第二控制器包括第二電流內環模塊和電壓外環模塊；其特征在于，功率外環模塊包括用于模擬第一交流供電系統虛擬同步機轉子運動方程模型的第一仿真模塊；電壓外環模塊包括用于模擬第二交流供電系統虛擬同步機轉子運動方程模型的第二仿真模塊；第一仿真模塊輸出第一交流供電系統的模擬慣量信號和模擬阻尼信號以及第二交流供電系統的模擬阻尼信號；第二仿真模塊輸出第一交流供電系統和第二交流供電系統的模擬慣量信號。

2.根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的雙邊慣量阻尼模擬控制系統，其特征在于，第一仿真模塊，其將第一交流供電系統的瞬時頻率與其額定頻率的差值換算為第一交流供電系統的慣性功率和阻尼功率，其將延時后的第二交流供電系統實際頻率與其額定頻率的差換算為第二交流供電系統的阻尼功率；其將第一交流供電系統的慣性功率和阻尼功率、第二交流供電系統的阻尼功率、第一換流器的額定有功功率設定值相加，生成第一換流器的功率參考信號；其將第一換流器的功率參考信號與第一換流器的當前有功功率的差值，經過PI控制器處理，生成第一電流內環模塊的d軸電流參考信號。

3.根據權利要求2所述的柔性直流輸電系統的雙邊慣量阻尼模擬控制系統，其特征在于，第一仿真模塊包括第一延時模塊、第一加法器、第二加法器、第三加法器、第四加法器、第一增益模塊、第二增益模塊、第三增益模塊、第一微分模塊、第一PI控制器；

第一延時模塊用于模擬頻率信號通信延時；其輸入端輸入第二交流供電系統實際頻率信號；其輸出端輸出延時后的第二交流供電系統實際頻率信號；

第一加法器為反相加法器，其正極輸入端輸入第一交流供電系統的瞬時頻率，其負極輸入端輸入第一交流供電系統的額定頻率，其輸出端分別與第一增益模塊的輸入端和第二增益模塊的輸入端相連；第一增益模塊的輸出端與第一微分模塊的輸入端相連，第一微分模塊的輸出端輸出第一交流供電系統的慣性功率信號；第二增益模塊的輸出端輸出第一交流供電系統的阻尼功率信號；

第二加法器為反相加法器，其正極輸入端與第一延時模塊的輸出端相連，其負極輸入端輸入第二交流供電系統的額定頻率，其輸出端與第三增益模塊的輸入端相連；第三增益模塊的輸出端輸出第二交流供電系統的阻尼功率信號；

第三加法器為同相加法器；其包括多個輸入端；其中一個輸入端輸入第一換流器額定有功功率設定值，其余輸入端中的三個對應與第一微分模塊輸出端、第二增益模塊輸出端及第三增益模塊輸出端相連；第三加法器的輸出端輸出第一換流器的有功功率參考信號；

第四加法器為反相加法器，其正極輸入端與第三加法器的輸出端相連，其負極輸入端輸入第一換流器的當前有功功率，其輸出端與第一PI控制器的輸入端相連；第一PI控制器輸出端輸出dq坐標系下的第一內環電流d軸參考信號至第一電流內環模塊。

4.根據權利要求3所述的柔性直流輸電系統的雙邊慣量阻尼模擬控制系統，其特征在于，第一仿真模塊還包括乘法器和求和器；乘法器包括兩個輸入端口和及一個輸出端口，其一個輸入端輸入第一換流器dq坐標系下的電流信號，其另一個輸入端輸入第一換流器dq坐標系下的電壓信號；其輸出端輸出信號至求和器的輸入端；求和器的輸出端輸出第一換流器的當前有功功率至第四加法器的負極輸入端。

5.根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統的雙邊慣量阻尼模擬控制系統，其特征在于，第二仿真模塊，其將第二交流供電系統的瞬時頻率與其額定頻率的差值換算得到由第二換流器引起的直流電壓變化量的平方，其將延時后的第一交流供電系統實際頻率與其額定頻率的差換算得到由第一換流器引起的直流電壓變化量的平方；其將由第一換流器引起的直流電壓變化量的平方、由第二換流器引起的直流電壓變化量的平方、第二換流器的額定直流電壓設定值的平方相加，然后再進行開方及限幅處理，生成第二換流器的直流電壓參考信號；其將第二換流器的直流電壓參考信號與直流母線電壓的差值，經過PI控制器處理，生成第二電流內環模塊的d軸電流參考信號。