本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種基于VSC-HVDC的交直流并聯(lián)系統(tǒng)無(wú)縫切換控制方法，該方法通過(guò)控制VSC-HVDC風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站的同步旋轉(zhuǎn)角θ*來(lái)調(diào)節(jié)交流線路所連接的電網(wǎng)電壓矢量Us相對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)PCC點(diǎn)電壓矢量Uw的移相角度δ，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電線路所傳輸有功功率控制的目的，其余的有功功率則全部被VSC-HVDC輸電系統(tǒng)吸收。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)控制風(fēng)電場(chǎng)PCC點(diǎn)電壓的相位始終超前于交流電網(wǎng)電壓的相位，可以保證交流輸電線路的潮流不會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象；交流線路退出運(yùn)行不需要檢測(cè)任何外部信號(hào)，VSC-HVDC風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站的控制方式也不需要改變，在交直流并聯(lián)運(yùn)行轉(zhuǎn)為VSC-HVDC單獨(dú)接入風(fēng)電運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)吸收所有風(fēng)電功率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專(zhuān)利摘要】本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種基于VSC-HVDC的交直流并聯(lián)系統(tǒng)無(wú)縫切換控制方法，該方法通過(guò)控制VSC-HVDC風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站的同步旋轉(zhuǎn)角θ*來(lái)調(diào)節(jié)交流線路所連接的電網(wǎng)電壓矢量Us相對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)PCC點(diǎn)電壓矢量Uw的移相角度δ，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電線路所傳輸有功功率控制的目的，其余的有功功率則全部被VSC-HVDC輸電系統(tǒng)吸收。本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)控制風(fēng)電場(chǎng)PCC點(diǎn)電壓的相位始終超前于交流電網(wǎng)電壓的相位，可以保證交流輸電線路的潮流不會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象；交流線路退出運(yùn)行不需要檢測(cè)任何外部信號(hào)，VSC-HVDC風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站的控制方式也不需要改變，在交直流并聯(lián)運(yùn)行轉(zhuǎn)為VSC-HVDC單獨(dú)接入風(fēng)電運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)吸收所有風(fēng)電功率。【專(zhuān)利說(shuō)明】基于VSC-HVDC的交直流并聯(lián)系統(tǒng)無(wú)縫切換控制方法
本專(zhuān)利技術(shù)涉及高壓直流輸電領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種基于VSC-HVDC的交直流并聯(lián)系統(tǒng)無(wú)縫切換控制方法。
技術(shù)介紹
隨著環(huán)境保護(hù)和能源需求的日益突出，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為最具有商業(yè)化發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，有可能成為未來(lái)最重要的替代能源。海上風(fēng)力發(fā)電以其自身的特點(diǎn)將成為未來(lái)風(fēng)電發(fā)展的重點(diǎn)。但隨著風(fēng)電場(chǎng)容量和輸電距離的不斷增加，風(fēng)電場(chǎng)交流并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定和電能質(zhì)量的影響也越來(lái)越嚴(yán)重，其中以并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)引起的系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性和電壓波動(dòng)問(wèn)題最為典型，已成為風(fēng)電場(chǎng)接入弱電網(wǎng)的限制性因素。與之相比，風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)VSC-HVDC并網(wǎng)，并網(wǎng)系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性、電能質(zhì)量以及風(fēng)電場(chǎng)的穿透功率都得到顯著提高。目前，國(guó)內(nèi)外已有數(shù)個(gè)采用VSC-HVDC海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的工程，如瑞典的Gotland工程、丹麥的Tjareborg工程、德國(guó)的Nord E.0Nl工程和中國(guó)南匯工程。此外，國(guó)內(nèi)正在實(shí)施的廣東省南澳工程也是采用VSC-HVDC風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的工程，該工程預(yù)計(jì)2013年底可投入運(yùn)行。近年來(lái)，基于VSC-HVDC的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。基于電壓源換流器的高壓直流輸電(VSC-HVDC)技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)末，是一種以電壓源換流器、全控型電力電子器件(如IGBT、IGCT等)和脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型輸電技術(shù)，該輸電技術(shù)具有可靈活獨(dú)立地控制有功功率和無(wú)功功率、可直接連接短路容量較小的弱電網(wǎng)甚至無(wú)源網(wǎng)絡(luò)、能夠起到STATC0M的作用、具有黑啟動(dòng)能力以及易于構(gòu)成并聯(lián)連接的多端直流輸電系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，因此非常適用于大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)。此外，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)VSC-HVDC并網(wǎng)時(shí)，由于VSC-HVDC的隔離作用，發(fā)生在交流電網(wǎng)側(cè)的擾動(dòng)不會(huì)影響到風(fēng)電場(chǎng)側(cè)，從而提高了風(fēng)電場(chǎng)對(duì)交流電網(wǎng)故障的穿越能力。對(duì)于現(xiàn)有交流并網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，VSC-HVDC輸電線路建成以后，基于VSC-HVDC的交直流并聯(lián)運(yùn)行是最常用的運(yùn)行方式，因此需要考慮由交直流并聯(lián)運(yùn)行轉(zhuǎn)入VSC-HVDC單獨(dú)接入風(fēng)電運(yùn)行以及由VSC-HVDC單獨(dú)接入風(fēng)電轉(zhuǎn)入交直流并聯(lián)運(yùn)行的工況，包括計(jì)劃內(nèi)的轉(zhuǎn)換和計(jì)劃外的轉(zhuǎn)換(交流系統(tǒng)故障)。目前對(duì)基于VSC-HVDC的交直流并聯(lián)系統(tǒng)的研究主要集中在靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)、VSC-HVDC的有功和無(wú)功獨(dú)立解耦控制能力抑制電壓波動(dòng)和阻尼功率振蕩以及可用輸電能力的計(jì)算等方面。然而，交直流并聯(lián)運(yùn)行和VSC-HVDC單獨(dú)接入風(fēng)電運(yùn)行這兩種工作模式之間的無(wú)縫切換，在國(guó)內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)中研究甚少。傳統(tǒng)的方法是通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站控制方式的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)交直流并聯(lián)運(yùn)行與VSC-HVDC單獨(dú)接入風(fēng)電運(yùn)行之間的切換。換流站控制方式的切換依據(jù)是基于微網(wǎng)中的孤島檢測(cè)方法，即通過(guò)檢測(cè)風(fēng)電場(chǎng)側(cè)并網(wǎng)點(diǎn)處電壓的幅值、頻率和相位等信號(hào)的變化，當(dāng)其值超過(guò)穩(wěn)態(tài)情況下所設(shè)定的閾值時(shí)，則視為并網(wǎng)方式發(fā)生變化并以此作為控制方式切換的依據(jù)。但是，該方法的缺點(diǎn)是:1)風(fēng)機(jī)定子電壓的幅值、頻率或者相位在并網(wǎng)方式改變瞬間往往變化不夠明顯，導(dǎo)致?lián)Q流站控制方式不能及時(shí)切換，從而造成交直流并聯(lián)系統(tǒng)切換失敗；2)換流站控制方式切換瞬間往往會(huì)產(chǎn)生較大沖擊。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種基于VSC-HVDC的交直流并聯(lián)系統(tǒng)無(wú)縫切換的控制方法，該方法通過(guò)控制風(fēng)電場(chǎng)PCC點(diǎn)電壓的相位始終超前于交流電網(wǎng)電壓的相位，可以保證交流輸電線路的潮流不會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。基于這種控制方法，無(wú)論交流線路是計(jì)劃內(nèi)還是計(jì)劃外退出運(yùn)行，都不需要檢測(cè)任何外部信號(hào)，VSC-HVDC風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站的控制方式也不需要改變，在交直流并聯(lián)運(yùn)行轉(zhuǎn)為VSC-HVDC單獨(dú)接入風(fēng)電運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)吸收所有風(fēng)電功率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)提供采用以下技術(shù)方案:一種基于VSC-HVDC的交直流并聯(lián)系統(tǒng)無(wú)縫切換的控制方法，本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)控制VSC-HVDC風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站的同步旋轉(zhuǎn)角Θ *來(lái)調(diào)節(jié)交流線路所連接的電網(wǎng)電壓矢量Us相對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)PCC點(diǎn)電壓矢量Uw的移相角度δ，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電線路所傳輸有功功率控制的目的，其余的有功功率則全部被VSC-HVDC輸電系統(tǒng)吸收。本專(zhuān)利技術(shù)上述方法包括如下步驟:步驟1:信號(hào)采集單元采集風(fēng)電場(chǎng)PCC點(diǎn)三相電壓ua，ub，U。、三相交流電網(wǎng)電壓Usa, usb, Us。、直流側(cè)電壓以及VSC-HVDC風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站交流側(cè)三相輸出電流ia，ib, i。；步驟2:通過(guò)三相PLL鎖相環(huán)鎖相得到三相交流電網(wǎng)電壓usa，usb, Usc的相位Θ Q ;步驟3:由交流線路所要輸送的有功功率指令值計(jì)算得到移相角度δ ；步驟4:三相交流電網(wǎng)電壓usa，usb，us。的相位Qtl與移相角度δ相加得到風(fēng)電場(chǎng)PCC點(diǎn)電壓ua，ub, uc的同步旋轉(zhuǎn)角度Θ * ；`步驟5 =Clarke坐標(biāo)變換單元將三相靜止坐標(biāo)系下的三相電壓ua，ub, Uc和三相電流ia，ib, i。變換到兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓Ua，Ue和電流Ia，Ie，Park坐標(biāo)變換單元再將兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓Ua，Ue和電流Ια，Ι0變換到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流電壓Ud, Uq 和電流 Id，Iq;步驟6:將d軸電壓給定值U:與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓Ud輸入到d軸電壓控制器中，d軸電壓控制器產(chǎn)生d軸電流的給定值I/，將q軸電壓給定值U:與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓Uq輸入到q軸電壓控制器中，q軸電壓控制器產(chǎn)生q軸電流的給定值I *.丄q ?步驟7:將d軸電流給定值I/與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流Id輸入到d軸電流控制器中，d軸電流控制器的輸出與解耦項(xiàng)相加產(chǎn)生d軸控制電壓Utof，將q軸電流給定值I/與兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流I,輸入到q軸電流控制器中，q軸電流控制器的輸出與解耦項(xiàng)相加產(chǎn)生q軸控制電壓Uqref ；步驟8:將兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制電壓Udref和&#輸入到SPWM調(diào)制單元中，SPWM調(diào)制單元輸出六路控制脈沖，將其分別作用于三相功率開(kāi)關(guān)管，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)VSC-HVDC風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站的控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)具有如下的有益效果:通過(guò)控制風(fēng)電場(chǎng)PCC點(diǎn)電壓的相位始終超前于交流電網(wǎng)電壓的相位，可以保證交流輸電線路的潮流不會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)現(xiàn)象；無(wú)論交流線路是計(jì)劃內(nèi)還是計(jì)劃外退出運(yùn)行，都不需要檢測(cè)任何外部信號(hào)，VSC-HVDC風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站的控制方式也不需要改變；在交直流并聯(lián)運(yùn)行轉(zhuǎn)為VSC-HVDC單獨(dú)接入風(fēng)電運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)吸收所有風(fēng)電功率；在直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)之間相互切換過(guò)程中不存在任何沖擊現(xiàn)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于VSC?HVDC的交直流并聯(lián)系統(tǒng)無(wú)縫切換控制方法，其特征在于，所述方法通過(guò)控制VSC?HVDC風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站的同步旋轉(zhuǎn)角θ*來(lái)調(diào)節(jié)交流線路所連接的電網(wǎng)電壓矢量Us相對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)PCC點(diǎn)電壓矢量Uw的移相角度δ，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電線路所傳輸有功功率控制的目的，其余的有功功率則全部被VSC?HVDC輸電系統(tǒng)吸收。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡旭，呂敬，施剛，張建文，李睿，遲永寧，李琰，張占奎，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：上海交通大學(xué)，中國(guó)電力科學(xué)研究院，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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