[发明专利]一种柔性环网控制器容量设计方法

权利要求书

1.一种柔性环网控制器容量设计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定柔性环网控制器逆变侧的额定容量；

步骤2：确定柔性环网控制器整流侧的额定容量；

步骤3：确定柔性环网控制器等值换流电抗；

步骤4：确定柔性环网控制器容量设计是否合理；

所述步骤1包括以下步骤：

步骤1-1：收集柔性环网控制器所连接的分区电网负荷特性和电力系统中长期发展规划数据；

步骤1-2：根据分区电网的负荷特性和电力系统中长期发展规划数据，确定分区电网的稳态功率输送需求P_nominal；

步骤1-3：对分区电网进行n-1稳定性分析，确定分区电网的紧急有功功率支援需求P_transfer，有：

P_transfer＝P_nominal+ΔP (1)

其中，ΔP为采用有功功率控制指令的突变量；

步骤1-4：根据分区电网在最小运行方式下的交流电压特性与短路特性，确定分区电网的无功功率支撑需求Q_compensation，有：

其中，U_E为分区电网的系统电压，U_S为分区电网公共连接点的电压，X_S为分区电网最小运行方式下的系统等值电抗；

步骤1-5：根据分区电网的紧急有功功率支援需求P_transfer和分区电网的无功功率支撑需求Q_compensation确定柔性环网控制器逆变侧的额定容量，有：

其中，S_inverter为柔性环网控制器逆变侧的额定容量；

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：确定柔性环网控制器的损耗；

步骤2-2：根据柔性环网控制器的损耗确定柔性环网控制器整流侧的额定容量；

所述步骤2-1中包括以下步骤：

1)计算桥臂电抗器的损耗P_reactor，有：

其中，I₀为桥臂电流直流分量的有效值，R_reactor为桥臂电抗器绕组电阻；I₁为桥臂电流工频分量的有效值，I₂为桥臂电流二倍频分量的有效值，X₁为桥臂电抗器的工频阻抗，X₂为桥臂电抗器的二倍频阻抗，Q₁为桥臂电抗器的在工频下的品质因数，Q₂为桥臂电抗器在二倍频下的品质因数；

2)柔性环网控制器中，换流阀的子模块包括IGBT、二极管、直流电容器、均压电阻、连接母排和控制电路；于是，换流阀的损耗P_valve表示为：

其中，N为换流阀中子模块的个数，P_IGBT为IGBT的损耗，P_Diode为二极管的损耗，P_capacitor为直流电容器损耗，P_resistor为均压电阻的损耗，P_busbar为连接母排的损耗；P_electronics为控制电路的损耗；

3)确定柔性环网控制器的损耗，有：

P_loss＝k₁P_transformer+12P_reactor+2P_valve (6)

其中，P_loss为柔性环网控制器的损耗，k₁为柔性环网控制器联接变压器的台数，P_transformer为柔性环网控制器联接变压器的损耗；

所述步骤2-2中，根据柔性环网控制器的损耗P_loss计算柔性环网控制器整流侧的额定容量，有：

其中，S_rectifier为柔性环网控制器整流侧的额定容量，P_loss为柔性环网控制器的损耗，P_transfer为分区电网的紧急有功功率支援需求，Q_compensation为分区电网的无功功率支撑需求；

所述步骤3中，柔性环网控制器等值换流电抗X_T表示为：

其中，m为调制比，U_S为分区电网公共连接点的电压，U_dc为柔性环网控制器的直流电压，S_rectifier为柔性环网控制器整流侧的额定容量；

所述步骤4包括以下步骤：

步骤4-1：根据柔性环网控制器安装地点的海拔高度和环境温度确定换流阀的子模块中IGBT最大通流能力I_max；

步骤4-2：根据柔性环网控制器整流侧的额定容量S_rectifier计算换流阀桥臂电流，有：

其中，I_arm为换流阀桥臂电流，U_S为分区电网公共连接点的电压，ω为工频角频率，为U_S的初始相角，U_C为柔性环网控制器换流阀交流侧出口电压，为的U_C初始相角，X_T为柔性环网控制器等值换流电抗，P_transfer为分区电网的紧急有功功率支援需求，P_loss为柔性环网控制器的损耗，U_dc为柔性环网控制器的直流电压；

步骤3-3：确定柔性环网控制器容量设计是否合理，有：

若换流阀桥臂电流幅值|I_arm|不高于IGBT最大通流能力I_max，即|I_arm|≤I_max，则表明柔性环网控制器容量设计合理，否则表明柔性环网控制器容量设计不合理，返回步骤3重新确定柔性环网控制器等值换流电抗X_T。