多端柔性直流輸電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于多端柔性直流輸電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及多端柔性直流輸電設(shè) 備。
【背景技術(shù)】
[0002] 多端柔性直流輸電系統(tǒng)是在同一直流網(wǎng)絡(luò)中，含有兩個(gè)以上VSC換流站的柔性直 流輸電系統(tǒng)。其最顯著的特點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)多電源供電、多落點(diǎn)受電。作為一種靈活、快捷 的輸電方式，多端柔性直流輸電技術(shù)在風(fēng)電等新能源并網(wǎng)、構(gòu)筑城市直流配電網(wǎng)等領(lǐng)域具 有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 多端柔性直流輸電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的重要前提是直流電壓的穩(wěn)定。目前，直流電壓 控制器有主從控制、直流電壓偏差控制及直流電壓斜率控制。其中，主從控制實(shí)現(xiàn)簡單，但 對換流站間通信要求較高，換流站間通信的準(zhǔn)確性直接影響控制效果。電壓偏差控制無需 站間通信，但設(shè)計(jì)復(fù)雜，控制器參數(shù)的選取會(huì)對控制的效果造成影響。直流電壓斜率控制方 法無需站間通信，結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)各換流站不同的容量特性設(shè)定各自斜率不同的調(diào)差特性 曲線，實(shí)現(xiàn)多個(gè)換流站共同作用、同時(shí)決定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，能夠彌補(bǔ)只采用一個(gè)換流站作為 主站進(jìn)行直流電壓控制的缺陷。
[0004] 定直流電壓斜率控制方法，可以采用電壓-有功功率下降特性或采用電壓-電流 下降特性兩種方法，斜率一般按容量進(jìn)行整定，但定直流電壓斜率控制有兩個(gè)問題，第一個(gè) 問題是由于定直流電壓站采用了直流電壓斜率控制，當(dāng)實(shí)際功率偏離了下垂特性設(shè)計(jì)的額 定功率，會(huì)導(dǎo)致直流電壓偏移額定電壓，第二個(gè)問題是設(shè)計(jì)多個(gè)定直流電壓站之間功率分 配時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中通常忽略掉線路電阻，導(dǎo)致多個(gè)定直流電壓控制站之間的功率分配偏離 設(shè)計(jì)的分配比例。
[0005] 因此，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種多端柔性直流輸電設(shè)備中多個(gè)定直流電壓站 的功率分配方法以克服現(xiàn)有技術(shù)不足甚為必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種多端柔性直流輸電 設(shè)備，既能將多端柔性直流輸電設(shè)備的運(yùn)行電壓穩(wěn)定到額定電壓上，又能使多個(gè)定直流電 壓站的功率按照設(shè)定的比例分配，且不受線路電阻的影響。
[0007] 本實(shí)用新型的上述目的通過如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)。
[0008] 提供一種多端柔性直流輸電設(shè)備，含有三個(gè)以上柔性直流換流站或由三個(gè)以上柔 性直流換流站構(gòu)成的柔性直流輸電系統(tǒng)，其中至少兩個(gè)換流站為采用直流電壓斜率控制的 定直流電壓站，其余換流站為采用定有功功率控制的定功率換流站。
[0009] 上述多端柔性直流輸電設(shè)備設(shè)置有n個(gè)定直流電壓站、m個(gè)定功率換流站和一個(gè) 功率分配器，其中，n為大于等于2的自然數(shù)，m為大于等于1的自然數(shù)；
[0010]n個(gè)定直流電壓站分別為第1定直流電壓站、第2定直流電壓站、……第i定直流 電壓站、......和第n定直流電壓站，1 <i<n;
[0011] m個(gè)定功率換流站分別為1定功率換流站、第2定功率換流站、……第y定功率換 流站、……和第m定功率換流站，1 <i<m;
[0012] 所述功率分配器設(shè)置有功率反饋計(jì)算器和n個(gè)與定直流電壓站一一對應(yīng)連接 的直流電壓控制器，n個(gè)直流電壓控制器分別為第1直流電壓控制器、第2直流電壓控制 器、……第i直流電壓控制器、……和第n直流電壓控制器；
[0013] 所述功率反饋計(jì)算器設(shè)置有n個(gè)濾波器和一個(gè)加法器，n個(gè)濾波器分別與n個(gè)定直 流電壓站一一對應(yīng)連接，n個(gè)濾波器分別為第1濾波器、第2濾波器、……第i濾波器、…… 和第n濾波器；
[0014] 第i定直流電壓站的有功功率反饋值Pfi輸入端與第i濾波器的輸入端連接，第i 濾波器輸出第i定直流電壓站有功功率反饋值？{_，第i濾波器的輸出端與加法器的輸入 端連接，加法器求和計(jì)算獲得定直流電壓站的總有功功率P，加法器的輸出端分別與每個(gè)直 流電壓控制器的輸入端連接；
[0015] 每個(gè)直流電壓控制器分別設(shè)置有分配器、第一比較器、比例積分器、第二比較器和 直流電壓斜率控制器；
[0016] 第i直流電壓控制器設(shè)置有分配器i、第一比較器i、比例積分器i、第二比較器i 和直流電壓斜率控制器i;
[0017] 第i直流電壓控制器的分配器i的分配系數(shù)設(shè)置為ki，n個(gè)直流電壓控制器的分 配器的分配系數(shù)滿足式（2):
[0018]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多端柔性直流輸電設(shè)備，其特征在于：含有三個(gè)以上柔性直流換流站或由三個(gè) 以上柔性直流換流站構(gòu)成的柔性直流輸電系統(tǒng)，其中至少兩個(gè)換流站為采用直流電壓斜率 控制的定直流電壓站，其余換流站為采用定有功功率控制的定功率換流站。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端柔性直流輸電設(shè)備，其特征在于： 所述多端柔性直流輸電設(shè)備設(shè)置有n個(gè)定直流電壓站、m個(gè)定功率換流站和一個(gè)功率 分配器，其中，n為大于等于2的自然數(shù)，m為大于等于1的自然數(shù)； n個(gè)定直流電壓站分別為第1定直流電壓站、第2定直流電壓站、……第i定直流電壓 站、......和第n定直流電壓站，1彡i彡n ; m個(gè)定功率換流站分別為1定功率換流站、第2定功率換流站、……第y定功率換流 站、……和第m定功率換流站，1彡i彡m ; 所述功率分配器設(shè)置有功率反饋計(jì)算器和n個(gè)與定直流電壓站一一對應(yīng)連接的直流 電壓控制器，n個(gè)直流電壓控制器分別為第1直流電壓控制器、第2直流電壓控制器、…… 第i直流電壓控制器、……和第n直流電壓控制器； 所述功率反饋計(jì)算器設(shè)置有n個(gè)濾波器和一個(gè)加法器，n個(gè)濾波器分別與n個(gè)定直流 電壓站一一對應(yīng)連接，n個(gè)濾波器分別為第1濾波器、第2濾波器、……第i濾波器、…… 和第n濾波器； 第i定直流電壓站的有功功率反饋值Pfi輸入端與第i濾波器的輸入端連接，第i濾波 器輸出第i定直流電壓站有功功率反饋值？{_，第i濾波器的輸出端與加法器的輸入端連 接，加法器求和計(jì)算獲得定直流電壓站的總有功功率P，加法器的輸出端分別與每個(gè)直流電 壓控制器的輸入端連接； 每個(gè)直流電壓控制器分別設(shè)置有分配器、第一比較器、比例積分器、第二比較器和直流 電壓斜率控制器； 第i直流電壓控制器設(shè)置有分配器i、第一比較器i、比例積分器i、第二比較器i和直 流電壓斜率控制器i ; 第i直流電壓控制器的分配器i的分配系數(shù)設(shè)置為kp n個(gè)直流電壓控制器的分配器 的分配系數(shù)滿足式（2):
加法器的輸出端輸出總有功功率P，加法器的輸出端與分配器i的輸入端連接，分配器 i的輸出端、第i定直流電壓站的有功功率反饋值？《^輸出端分別輸入至第一比較器i，第 一比較器i的輸出端與比例積分器i的輸入端連接，比例積分器i的輸出端、分配器i的輸 出端分別與直流電壓斜率控制器i的輸入端連接； 每個(gè)定直流電壓站分別設(shè)置有直流電壓斜率控制單元、外環(huán)電壓控制器、內(nèi)環(huán)電流控 制器和反PARK變換器及換流閥； 第i定直流電壓站設(shè)置有直流電壓斜率控制單元i、外環(huán)電壓控制器i、內(nèi)環(huán)電流控制 器i和反PARK變換器i及換流閥i ; 直流電壓斜率控制單元i設(shè)置有電流低通濾波器i、電流轉(zhuǎn)換器i、電流比較器i、斜率 控制器i、電壓微調(diào)比較器i和電壓比較器i ; 換流閥i輸出的電流Idc;i連接輸入至電流低通濾波器i的輸入端，有功功率指令值P Mfi 輸出端和直流電壓斜率控制器i的輸出端分別輸入至電流轉(zhuǎn)換器i，電流轉(zhuǎn)換器i的輸出 端、電流低通濾波器i的輸出端分別與電流比較器i的輸入端連接，電流比較器i的輸出端 與斜率控制器i的輸出端連接，斜率控制器i的輸出端、直流電壓斜率控制器i的輸出端分 別與電壓微調(diào)比較器i的輸入端連接，電壓微調(diào)比較器i的輸出端、換流閥i輸出的電壓 U dc;i分別與電壓比較器i的輸入端連接，電壓比較器i的輸出端與外環(huán)電壓控制器i的輸入 端連接，外環(huán)電壓控制器i的輸出端與內(nèi)環(huán)電流控制器i的輸入端連接，內(nèi)環(huán)電流控制器i 的輸出端與反PARK變換器i的輸入端連接，反PARK變換器i的輸出端與換流閥i連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多端柔性直流輸電設(shè)備，其特征在于： 第y定功率換流站的功率為Py，m個(gè)定功率換流站的功率滿足式（3):
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多端柔性直流輸電設(shè)備，其特征在于：所述多端柔性直流輸 電設(shè)備設(shè)置有2個(gè)定直流電壓站和1個(gè)定功率換流站和功率分配器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多端柔性直流輸電設(shè)備，其特征在于： 比例積分器1和比例積分器2按照式（4)的邏輯關(guān)系進(jìn)行有功率指令值計(jì)算：
其中，kpl和k n為第1定直流電壓站的比例積分器1的積分參數(shù)，kp2、ki2為第2定直流 電壓站的比例積分器2的積分參數(shù)，PMfl、已@分別為第1定直流電壓站、第2定直流電壓 站的有功功率指令值，s代表積分#代表比例積分器1的比例控制，^代表比例積分 k 器1的積分控制,代表比例積分器2的比例控制代表比例積分器2的積分控制。 S
【專利摘要】一種多端柔性直流輸電設(shè)備，其中至少兩個(gè)換流站為采用直流電壓斜率控制的定直流電壓站，其余換流站為采用定有功功率控制的定功率換流站。多端柔性直流輸電設(shè)備設(shè)置有n個(gè)定直流電壓站、m個(gè)定功率換流站和一個(gè)功率分配器，功率分配器設(shè)置有功率反饋計(jì)算器和n個(gè)與定直流電壓站一一對應(yīng)連接的直流電壓控制器。功率反饋計(jì)算器設(shè)置有n個(gè)濾波器和一個(gè)加法器。每個(gè)直流電壓控制器分別設(shè)置有分配器、第一比較器、比例積分器、第二比較器和直流電壓斜率控制器。每個(gè)定直流電壓站分別設(shè)置有電壓控制器、外環(huán)電壓控制器、內(nèi)環(huán)電流控制器和反PARK變換器及換流閥。本實(shí)用新型能將系統(tǒng)運(yùn)行電壓穩(wěn)定到額定電壓上。
【IPC分類】H02J3-36
【公開號(hào)】CN204333972
【申請?zhí)枴緾N201520011423
【發(fā)明人】歐開健, 郭海平, 郭琦, 林雪華, 岳偉, 翁海清, 張海濤, 王國強(qiáng)
【申請人】南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心, 榮信電力電子股份有限公司, 北京榮信慧科科技有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月8日