本發(fā)明涉及柔性環(huán)網(wǎng)控制器的控制策略，具體涉及一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法及其控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

柔性環(huán)網(wǎng)控制器為背靠背柔性直流，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，主要由內(nèi)環(huán)電流控制器、外環(huán)功率控制器、鎖相同步環(huán)節(jié)和觸發(fā)脈沖生成環(huán)節(jié)等幾個(gè)部分組成。其中，常用的外環(huán)控制器形式有：定直流電壓控制、定有功功率控制、定無(wú)功功率控制、定交流電壓控制等。外環(huán)控制器跟蹤系統(tǒng)級(jí)控制器給定的參考信號(hào)。為了保持系統(tǒng)的有功功率平衡，系統(tǒng)必須有一側(cè)換流站采用定直流電壓控制，而另一側(cè)換流站采用定有功功率控制。

在需要柔性環(huán)網(wǎng)控制器短時(shí)間內(nèi)提升或者回降所連兩端交流系統(tǒng)所傳輸?shù)挠泄β蕰r(shí)，定功率側(cè)換流站所接收的上級(jí)有功功率指令值pset發(fā)生變化，原始控制策略?xún)H僅依靠定有功功率側(cè)的換流站完成調(diào)節(jié)：一方面有功功率響應(yīng)變化存在一定時(shí)延，另一方面有功功率變化會(huì)使直流電壓產(chǎn)生較大波動(dòng)，因此當(dāng)柔性環(huán)網(wǎng)控制器需要提供有功功率支撐時(shí)，此種控制響應(yīng)時(shí)延存在一定的弊端。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法及其控制系統(tǒng)，本發(fā)明的方法是一種基于站間通訊的柔性環(huán)網(wǎng)控制器有功功率快速協(xié)調(diào)控制的方法。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟：

(1)定有功功率側(cè)換流站生成有功電流參考值；

(2)定有功功率側(cè)換流站的有功功率參考值由通訊光纖傳輸?shù)綄?duì)側(cè)換流站，即定直流電壓側(cè)換流站；

(3)定直流電壓側(cè)換流站生成直流電壓的參考信號(hào)udcref；

(4)定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制模塊接收信號(hào)；

(5)定直流電壓側(cè)換流站生成正序d軸電流參考值

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，定有功功率控制側(cè)換流站的有功功率控制模塊接收上級(jí)有功功率指令值pset，有功功率指令值pset和用于抑制低頻振蕩和實(shí)現(xiàn)緊急功率支援等目的調(diào)制有功信號(hào)pm通過(guò)有功功率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，根據(jù)交流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，生成有功功率參考值pref_opp，根據(jù)需要設(shè)計(jì)不同的有功指令調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及上下限值；外環(huán)有功功率控制器根據(jù)有功功率參考值pref_opp生成有功功率電流參考值；

在三相電網(wǎng)電壓平衡條件下，取電網(wǎng)電壓矢量us的方向?yàn)閐軸方向，設(shè)計(jì)外環(huán)有功功率控制器，生成有功電流參考值；

其中：us、isd、p交流電壓，有功電流和有功功率。

進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制模塊接收上級(jí)直流電壓調(diào)度指令udcset，經(jīng)過(guò)直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)生成直流電壓的參考信號(hào)udcref；根據(jù)需要設(shè)計(jì)不同的直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及上下限值。

進(jìn)一步地，所述步驟(4)中，定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制器接收定有功功率側(cè)換流站的有功電流參考值，，作為附加控制信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，直流電壓的參考信號(hào)udcref經(jīng)過(guò)外環(huán)直流電壓控制器后產(chǎn)生的信號(hào)與附加控制信號(hào)相加，再經(jīng)過(guò)限幅環(huán)節(jié)及變換環(huán)節(jié)，生成定直流電壓側(cè)換流站的正序d軸電流參考值

進(jìn)一步地，采用定直流電壓控制模式的換流器用于平衡直流系統(tǒng)有功和保持直流側(cè)電壓穩(wěn)定；在忽略r和換流器損耗時(shí)，定直流電壓控制模式的換流器交直流兩側(cè)的有功保持平衡，即：

穩(wěn)態(tài)時(shí)：

當(dāng)vsc交直流兩側(cè)的有功不平衡時(shí)，將引起直流電壓的波動(dòng)，此時(shí)有功電流則將向直流側(cè)電容充電或放電，直至直流電壓穩(wěn)定在設(shè)定值；對(duì)于定直流電壓控制的換流器而言，相當(dāng)于一個(gè)有功平衡節(jié)點(diǎn)；在所設(shè)計(jì)的定直流電壓控制器中，直流電壓和直流電壓指令偏差經(jīng)pi 調(diào)節(jié)后作為有功電流的參考值

其中：us、isd、pdc、udc、idc分別交流電壓，有功電流，直流功率，直流電壓和直流電流。

本發(fā)明提供一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法的控制系統(tǒng)，其改進(jìn)之處在于，所述控制系統(tǒng)包括依次進(jìn)行通訊的定有功功率側(cè)換流站和定直流電壓側(cè)換流站；

所述定有功功率控制側(cè)換流站包括依次進(jìn)行通訊的有功功率控制模塊和外環(huán)有功功率控制器模塊；有功功率控制模塊用于接收上級(jí)有功功率指令值pset，有功功率參考值生成模塊用于生成有功功率參考值pref；外環(huán)有功功率控制器模塊根據(jù)有功功率參考值pref生成有功電流參考值；

所述定直流電壓側(cè)換流站包括直流電壓控制模塊；所述直流電壓控制模塊用于接收上級(jí)直流電壓調(diào)度指令udcset；并生成直流電壓的參考信號(hào)udcref。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有的優(yōu)異效果是：

本發(fā)明提供了一種基于站間通訊采用在定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制器中引入定有功功率側(cè)換流站的中間控制信號(hào)作為附加信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸有功功率快速調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)控制方法，具有以下顯著效果：

1.該方法利用站間通訊將定有功功率側(cè)換流站根據(jù)有功功率指令值生成定直流電壓控制側(cè)換流站的直流電壓控制器的附加信號(hào)，仿真結(jié)果表明該方法能將柔性環(huán)網(wǎng)控制器有功功率的調(diào)節(jié)時(shí)間縮減約30ms，明顯提高控制響應(yīng)速度。

2.該方法與一般控制策略把調(diào)控有功功率的任務(wù)由單一換流站承擔(dān)所不同，其將有功功率調(diào)控任務(wù)由兩個(gè)換流站共同承擔(dān)，提高了控制的靈活性，增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力，提高了經(jīng)濟(jì)性和安全性。

3.該方法在直流電壓控制器中引入了對(duì)側(cè)有功功率指令值所生成的信號(hào)，使直流電壓的控制也更加穩(wěn)定，能有效平抑有功功率變化過(guò)程中直流電壓的波動(dòng)，將直流電壓波動(dòng)由±6％～±7％控制到±1％以?xún)?nèi)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明提供的基于站間通訊定有功功率側(cè)附加信號(hào)引入到定直流電壓側(cè)控制器邏輯圖；

圖3是本發(fā)明提供的有功功率控制的仿真結(jié)果圖，其中：(a)上級(jí)有功功率指令值仿真結(jié)果；(b)直流電流仿真結(jié)果；(c)直流電壓仿真結(jié)果；

圖4是本發(fā)明提供的生成有功功率參考值的邏輯圖；

圖5是本發(fā)明提供的生成直流電壓的參考信號(hào)的邏輯圖；

圖6是本發(fā)明提供的外環(huán)直流電壓控制器的邏輯圖；

圖7是本發(fā)明提供的外環(huán)有功功率控制器的邏輯圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實(shí)施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過(guò)程的以及其他的改變。實(shí)施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨(dú)的組件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的部分和特征。本發(fā)明的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書(shū)的整個(gè)范圍，以及權(quán)利要求書(shū)的所有可獲得的等同物。在本文中，本發(fā)明的這些實(shí)施方案可以被單獨(dú)地或總地用術(shù)語(yǔ)“發(fā)明”來(lái)表示，這僅僅是為了方便，并且如果事實(shí)上公開(kāi)了超過(guò)一個(gè)的發(fā)明，不是要自動(dòng)地限制該應(yīng)用的范圍為任何單個(gè)發(fā)明或發(fā)明構(gòu)思。

柔性環(huán)網(wǎng)控制器是兩個(gè)電壓源換流器以背靠背形式，聯(lián)結(jié)到交流電網(wǎng)輸電線路中，通過(guò)對(duì)交流系統(tǒng)有功、無(wú)功的獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)電磁環(huán)網(wǎng)解列、故障隔離、無(wú)功支撐等功能。

為了提高柔性環(huán)網(wǎng)控制器對(duì)有功功率的調(diào)控速度，本發(fā)明提供了一種基于站間通訊的快速有功功率控制方法，其流程圖如圖1所示，具體包括以下步驟：

步驟(1)：定有功功率控制側(cè)換流站的有功功率控制模塊接收上級(jí)有功功率指令值pset，有功功率指令值pset和用于抑制低頻振蕩和實(shí)現(xiàn)緊急功率支援等目的調(diào)制有功信號(hào)pm通過(guò)有功功率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，根據(jù)交流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，生成有功功率參考值pref，根據(jù)需要設(shè)計(jì)不同的有功指令調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及上下限值?；谡鹃g通訊定有功功率側(cè)附加信號(hào)引入到定直流電壓側(cè)控制器邏輯圖如圖2所示。外環(huán)有功功率控制器根據(jù)有功功率參考值pref生成有功電流參考值。外環(huán)有功功率控制器的邏輯圖如圖7所示。在三相電網(wǎng)電壓平衡條件下，取電網(wǎng)電壓矢量us的方向?yàn)閐軸方向，設(shè)計(jì)外環(huán)有功功率控制器，生成有功電流參考值；生成有功功率參考值的邏輯圖如圖4所示：

其中：us、isd、p交流電壓，有功電流和有功功率。有功功率控制的仿真結(jié)果圖如圖3所示，其中：(a)上級(jí)有功功率指令值仿真結(jié)果；(b)直流電流仿真結(jié)果；(c)直流電壓仿真結(jié)果；

步驟(2)：定有功功率側(cè)換流站將步驟(1)中的有功功率參考值由通訊光纖傳輸?shù)綄?duì)側(cè)換流站，即定直流電壓側(cè)換流站。

步驟(3)：定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制模塊接受直流電壓調(diào)度指令udcset，經(jīng)過(guò)直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)生成直流電壓的參考信號(hào)udcref。生成直流電壓的參考信號(hào)的邏輯圖如圖5所示。

步驟(4)：定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制器接收步驟(2)中的，作為附加控制信號(hào)。外環(huán)直流電壓控制器的邏輯圖如圖6所示。

步驟(5)：步驟(3)中的udcref經(jīng)過(guò)有功功率控制器pi環(huán)節(jié)后產(chǎn)生的控制信號(hào)與步驟(4)中的附加控制信號(hào)相加，再經(jīng)過(guò)限幅環(huán)節(jié)及變換環(huán)節(jié)，生成定直流電壓側(cè)的正序d軸電流參考值

采用定直流電壓控制模式的換流器用于平衡直流系統(tǒng)有功和保持直流側(cè)電壓穩(wěn)定；在忽略r和換流器損耗時(shí)，換流器交直流兩側(cè)的有功保持平衡，即：

穩(wěn)態(tài)時(shí)：

當(dāng)vsc交直流兩側(cè)的有功不平衡時(shí)，將引起直流電壓的波動(dòng)，此時(shí)有功電流則將向直流側(cè)電容充電或放電，直至直流電壓穩(wěn)定在設(shè)定值；對(duì)于定直流電壓控制的換流器而言，相當(dāng)于一個(gè)有功平衡節(jié)點(diǎn)；在所設(shè)計(jì)的定直流電壓控制器中，直流電壓和直流電壓指令偏差經(jīng)pi調(diào)節(jié)后，與附加控制信號(hào)相加后，作為有功電流的參考值

本發(fā)明還提供一種柔性環(huán)網(wǎng)控制器的有功功率控制方法的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括依次進(jìn)行通訊的定有功功率側(cè)換流站和定直流電壓側(cè)換流站；

定有功功率控制側(cè)換流站包括依次進(jìn)行通訊的有功功率控制模塊和外環(huán)有功功率控制器模塊；有功功率控制模塊用于接收上級(jí)有功功率指令值pset，生成模塊用于生成有功功率參考值pref；外環(huán)有功功率控制器模塊根據(jù)有功功率參考值pref生成有功電流參考值。

定直流電壓側(cè)換流站包括依次通訊的直流電壓控制模塊(直流電壓調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)(即所述的 生成直流電壓的參考模塊)是直流電壓控制模塊的一個(gè)組成部分)；所述直流電壓控制模塊用于接收上級(jí)直流電壓調(diào)度指令udcset；并生成直流電壓的參考信號(hào)udcref；

本發(fā)明基于站間通訊采用在定直流電壓側(cè)換流站的直流電壓控制器中引入定有功功率側(cè)換流站產(chǎn)生的有功電流參考值作為附加信號(hào)的協(xié)調(diào)控制方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳輸有功功率的快速調(diào)節(jié)，仿真結(jié)果表明所需的調(diào)節(jié)時(shí)間可縮減至少約30ms。另一方面，在傳輸功率發(fā)生變化的過(guò)程中，原控制策略下直流電壓產(chǎn)生的波動(dòng)在±6％～±7％左右，新控制策略下直流電壓的波動(dòng)不會(huì)超過(guò)±1％。本發(fā)明提高了柔性環(huán)網(wǎng)控制器系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力，降低了對(duì)設(shè)備的要求，提高了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和安全性。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。