[发明专利]适用于VSC‑MTDC系统的控制器装置

说明书

技术领域

本发明涉及电气工程领域，具体是一种适用于VSC-MTDC(基于电压源型换流器的多端直流输电)系统的控制器，尤其是基于预测-直接功率(P-DPC)适用于VSC-MTDC系统的控制器装置。

背景技术

随着传统能源的消耗殆尽，新能源越来越受到人们的关注，而海上风电则因其诸多优点而倍受青睐。目前，大型海上风电场的远距离传输通常采用基于VSC-HVDC的系统。在双端高压直流输电的基础上，多端直流输电MTDC技术逐渐完善并得以应用。多端直流输电系统至少包含3个或3个以上的变流站。由于电力传输的迅速发展，传统的两端HVDC已经逐渐不能满足要求，多端直流输电越来越受到人们重视。与双端高压直流系统相比，多端直流输电系统除了需要考虑各个变流站自身的控制之外，还要考虑各个变流站之间的协调控制,采用有效的控制器设计对VSC-MTDC输电系统的稳定运行至关重要。总的来说，传统基于PI控制器有如下缺点：

1、变流器本地控制设计复杂，包含电压，电流控制器；

2、具有多个PI控制器，PI参数调节复杂；

3、协调控制无法进行运行模式切换功能，系统可靠性低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于克服以上所提出的缺点和不足，提出了一种适用于VSC-MTDC系统的控制器装置。本发明针对VSC-MTDC系统，对变流器的本地控制，分别设计了整流侧本地控制器和逆变侧本地控制器；同时设计了变流站之间的协调控制器。

整流侧本地控制器，用于对多端直流输电系统中起整流作用的变流站的控制。

逆变侧本地控制器，用于对多端直流输电系统中起逆变作用的变流站的控制。

协调控制器，用于对多端直流输电系统中各个变流站之间的功率、电流等电力物理量进行协调的控制器。

根据本发明提供的一种适用于VSC-MTDC系统的控制器装置，包括模型建立装置；

所述模型建立装置，用于建立三相VSC模型，具体如下：

三相VSC包括IGBT开关S1、S2、S3、S4、S5、S6，还包括直流电源；

直流电源之间并联有A相桥臂、B相桥臂、C相桥臂，其中，IGBT开关S1、S4构成A相桥臂，IGBT开关S2、S5构成B相桥臂，IGBT开关S3、S6构成C相桥臂；

IGBT开关S1、S2、S3、S4、S5、S6的IGBT开关函数分别为S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆；

将桥臂开关状态定义如下：

S_a表示A相桥臂开关函数，S_b表示B相桥臂开关函数，S_c表示C相桥臂开关函数；则A相、B相、C相桥臂开关函数的合成矢量S为：

S＝S_a+αS_b+α²S_c(4)

其中，α＝e^j2π/3，e为自然常数；

计算三相VSC输出电压矢量U_i，计算式为：

U_i＝SU_dc i＝0,1,2,…,7(5)

U_i表示第i个三相VSC输出电压矢量，U_dc表示直流电源的直流电压；

经过三相静止abc坐标系与二相静止αβ坐标系变换得到：

U_α表示沿二相静止αβ坐标系中α轴的三相VSC输出电压，U_β表示沿二相静止αβ坐标系中β轴的三相VSC输出电压；

由基尔霍夫电流定律得到如下暂态电流方程：

i_a、i_b、i_c分别表示A相、B相、C相电流，t表示时间，U_aN、U_bN、U_cN分别表示A相、B相、C相对中性点N的电压，e_a、e_b、e_c分别表示三相交流系统的A相、B相、C相电压，R表示电阻，L表示电抗；