[发明专利]稳定性提升及过电流限制的VSC-HVDC的控制方法

说明书

本发明公开一种兼具稳定性提升及过电流限制的VSC‑HVDC的控制方法，保留常规VSC换流器的锁相环和电流矢量控制中的外环控制器，而对内环控制器进行改进。d轴内环电流控制引入同步环节和阻尼环节以产生VSC换流器出口侧电压的相角信号；q轴内环电流控制采用下垂控制环节得到VSC换流器出口侧电压的幅值信号。同时，在交流故障工况下通过切换VSC换流器出口侧电压的幅值和相角信号来限制换流器出口侧电流，具体方式为将锁相环输出相角作为VSC换流器出口侧电压的相角信号，根据所期望换流器输出的无功功率和母线电压的关系得到VSC换流器出口侧电压的幅值信号。

技术领域

本发明属于输配电技术领域，具体涉及一种兼具稳定性提升及过电流限制的VSC-HVDC的控制方法。

背景技术

基于电压源型换流器的柔性直流输电(voltage source converter based highvoltage direct current,VSC-HVDC)具备四象限独立控制有功和无功功率、不需要交流系统提供换相支撑、且不存在换相失败风险等技术优势，被广泛应用于新能源输送、电网异步互联、向孤岛和弱系统供电等领域。

而现有研究及工程现状表明，采用经典电流矢量控制的VSC-HVDC在联接弱交流电网时容易出现动态失稳问题，因此有必要提出能够提升VSC-HVDC稳定性的控制方法，尤其在联接弱交流系统工况下使VSC-HVDC也能够稳定运行。本发明提出一种兼具稳定性提升及过电流限制的VSC-HVDC的控制方法，保留常规VSC换流器的锁相环和电流矢量控制中的外环控制器，而对内环控制器进行重新设计，d轴内环电流控制引入同步环节和阻尼环节以产生VSC换流器出口侧电压的相角信号，q轴内环电流控制采用下垂控制环节得到VSC换流器出口侧电压的幅值信号，并在交流故障工况下通过切换VSC换流器出口侧电压的幅值和相角信号来限制换流器出口侧电流，以此来有效提高VSC-HVDC的稳定裕度，并使VSC换流器在交流故障工况下仍具有限制过电流的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种兼具稳定性提升及过电流限制的VSC-HVDC的控制方法，该方法能够有效提升VSC-HVDC的稳定性，并使VSC换流器在交流故障工况下仍具有限制过电流的能力。

为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种兼具稳定性提升及过电流限制的VSC-HVDC的控制方法，保留常规VSC换流器的锁相环和电流矢量控制中的外环控制器，而对内环控制器进行重新设计。其中，d轴内环电流控制引入同步环节和阻尼环节以产生VSC换流器出口侧电压的相角信号；q轴内环电流控制采用下垂控制环节得到VSC换流器出口侧电压的幅值信号。同时，在交流故障工况下切换VSC换流器出口侧电压的幅值和相角信号，具体方式为将锁相环输出相角作为VSC换流器出口侧电压的相角信号，根据所期望换流器输出的无功功率和母线电压的关系得到VSC换流器出口侧电压的幅值信号。

由d轴内环电流控制中引入的同步环节得到同步分量：

C_syn＝K_s(i_dref-i_d)

其中，K_s定义为同步系数，i_dref为由外环控制器得到的d轴电流指令值，i_d为换流器出口电流的d轴分量。

由d轴内环电流控制中引入的阻尼环节得到阻尼分量：

C_dam＝K_d(ω₀-ω₁)

其中，K_d定义为阻尼系数，ω₀为额定角频率，ω₁为输出角频率。

输出角频率由同步分量和阻尼分量计算得到：