[发明专利]一种用于次同步振荡分析的VSC-HVDC系统

权利要求书

1.一种用于次同步振荡分析的VSC-HVDC系统，其特征在于，包括两侧换流器VSC1和VSC2，两侧换流器各自依次连接串联电抗器，串联电阻和电力变压器，在串联电阻和电力变压器之间设交流滤波器；所述两侧换流器VSC1和VSC2均采用全控型器件IGBT；所述两侧换流器VSC1和VSC2均采用双闭环控制器结构，包括外环控制器和内环电流控制器；所述换流器VSC1侧采用定直流电压、定交流电压控制，所述换流器VSC2侧采用定有功功率、定交流电压控制；所述两侧换流器的双闭环控制器的输出经换流器的基频控制后得到基频三相开关函数；所述基频三相开关函数作为调制波信号，与高频三角载波信号进行PWM调制，得到IGBT的门极触发信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于次同步振荡分析的VSC-HVDC系统，其特征在于，所述两侧换流器VSC1和VSC2采用三相6脉动桥式电路。

3.根据权利要求1所述的一种用于次同步振荡分析的VSC-HVDC系统，其特征在于，所述换流器VSC1的外环控制器的输入的是直流电压/交流电压的设定值，与直流电压/交流电压测量值的偏差信号通过PI调节器，输出为电流参考值的d轴/q轴分量；内环电流控制器将外环控制器输出的电流参考值的d轴/q轴分量作为输入，输入与三相电流测量值d轴/q轴分量的偏差信号通过PI调节器，得到d轴/q轴虚拟中间变量u_d1/u_q1，并通过下式所示的控制原理，得到换流器VSC1侧交流电压的d轴/q轴分量u_cd1/u_cq1，

其中，u_sd1，u_sq1为换流器VSC1侧电网三相电压的d轴，q轴分量，ω为dq旋转坐标系的旋转速度，L₁为VSC1侧串联电抗值，i_q1，i_d1为换流器VSC1侧交流电流的d轴，q轴分量。

4.根据权利要求1所述的一种用于次同步振荡分析的VSC-HVDC系统，其特征在于，所述换流器VSC2的外环控制器的输入的是有功功率/交流电压的设定值，与有功功率/交流电压测量值的偏差信号通过PI调节器，输出为电流参考值的d轴/q轴分量；内环电流控制器将外环控制器输出的电流参考值的d轴/q轴分量作为输入，输入与三相电流测量值d轴/q轴分量的偏差信号通过PI调节器，得到d轴/q轴虚拟中间变量u_d2/u_q2，并通过下式所示的控制原理，得到换流器VSC2侧交流电压的d轴/q轴分量u_cd2/u_cq2，

其中，u_sd2，u_sq2为VSC2侧电网三相电压的d轴，q轴分量，ω为dq旋转坐标系的旋转速度，L₂为VSC2侧串联电抗值，i_q2，i_d2为换流器VSC2侧交流电流的d轴，q轴分量。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于次同步振荡分析的VSC-HVDC系统，其特征在于，所述换流器的基频控制过程如下：

双闭环控制器将得到的换流器侧交流电压d、q分量看成XY坐标轴的两个直角分量，并将其转换为极坐标系下的ρ、θ分量，对幅值分量ρ作如下所示伸缩，即：

且维持角度θ不变，

其中，U_dc为直流电压，

由此得到的新的ρ′θ分量转换为直角坐标系下的值；

再通过逆Park变换得到换流器侧三相电压u_ca、u_cb、u_cc，然后通过变换得到基频三相开关函数S_a、S_b、S_c。

6.根据权利要求5所述的一种用于次同步振荡分析的VSC-HVDC系统，其特征在于，所述换流器侧三相电压与基频三相开关函数之间的关系为：

其中，ω为dq旋转坐标系的旋转速度，δ为开关函数的基频分量相对于电源电压的相角。