[发明专利]经柔性直流并网的大型风电场频率控制方法及装置

说明书

本发明提供一种经柔性直流并网的大型风电场频率控制方法及装置，包括：在已有的逆变侧换流器控制方法上增设一个随交流电网频率变化的第一功率附加值，叠加到有功功率参考值上；在已有的整流侧换流器控制方法上增设一个随直流电压变化的频率附加值，叠加到输出交流频率上；在已有的风电机组控制方法上增设一个随交流电网频率变化的第二功率附加值，叠加到风电机组输出功率参考值上。该方案通过上述对传统控制方法的改进，可以实现风电场参与交流电网的调频控制，当交流电网或直流线路发生故障时，风电场还可以自动降低输出功率，防止直流侧因为过电压而触发保护。该方案仅需做控制器软件的改进，无需增设硬件设备，具备良好的经济性和适应性。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种经柔性直流并网的大型风电场频率控制方法及装置。

背景技术

高压直流传输方式在风电场并网场合受到越来越多的关注，尤其是海上风电场，当离岸超过一定距离以后直流传输方式显示明显的成本优势。而在高压直流的两种传输方式中，柔性直流输电(Voltage Source Converter based HVDC，VSC-HVDC)控制灵活，对于风电场中电压的稳定和故障穿越有很大的辅助作用，可以对弱电网供电，并且不需要滤波器、无功补偿等辅助设备，系统复杂度相对较小，因此越来越多的风电并网传输方案选择使用VSC-HVDC。

一个典型的用于大型风电场并网的柔性直流输电系统结构如图1所示。图中AC₁～AC₂代表两个交流电网，WF₁～WF₂代表风电场(也可称为风电机组侧)，VSC₁～VSC₄代表四个柔性直流换流站。其中VSC₁和VSC₂为风电场并网换流器，也可称为整流侧换流器，通常运行在VF模式下，即控制交流侧的电压和频率为额定值。VSC₃和VSC₄为馈入交流电网的换流器，也可称为逆变侧换流器，通常有一端运行在VdcQ模式(控制直流侧电压和交流侧无功)，其余端可运行在PQ模式(控制输入交流电网的有功和无功)。根据风电场数量和传输功率的需要，图1系统还可以扩展至更多的端数。

采用以上控制模式，柔性直流系统无法实现频率控制，当交流电网发生故障引起频率偏移时，风电机组无法自动响应并参与频率调节，这不利于维持电网频率稳定。

发明内容

本发明实施例提供了一种经柔性直流并网的大型风电场频率控制方法及装置，可以实现风电机组参与交流电网的调频控制。

本发明实施例提供了一种经柔性直流并网的大型风电场频率控制方法，该方法包括：

在已有的逆变侧换流器控制方法上增设一个随交流电网频率变化的第一功率附加值，叠加到有功功率参考值上；

在已有的整流侧换流器控制方法上增设一个随直流电压变化的频率附加值，叠加到输出交流频率上；

在已有的风电机组控制方法上增设一个随交流电网频率变化的第二功率附加值，叠加到风电机组输出功率参考值上。

本发明实施例还提供了一种经柔性直流并网的大型风电场频率控制装置，该装置包括：

逆变侧换流器控制模块，用于在已有的逆变侧换流器控制方法上增设一个随交流电网频率变化的第一功率附加值，叠加到有功功率参考值上；

整流侧换流器控制模块，用于在已有的整流侧换流器控制方法上增设一个随直流电压变化的频率附加值，叠加到输出交流频率上；

风电机组控制模块，用于在已有的风电机组控制方法上增设一个随交流电网频率变化的第二功率附加值，叠加到风电机组输出功率参考值上。