新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法与流程

本发明属于柔性直流控制，涉及一种新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法。

背景技术：

1、模块化多电平换流器(modular multilevel converter，mmc)作为一种新型vsc结构，相比于传统的低电平vsc，具有开关损耗小、开关频率低、对器件开关一致性要求不高模块化结构便于扩展和适用于高电压场合等优点，采用mmc结构的柔性直流输电工程接线方式一般有伪双极和双极两种。伪双极接线对传输容量有一定限制，且若发生直流侧故障将导致整个直流系统跳闸，损失全部输送功率，可靠性较低；双极接线方式适用于容量较高的新能源送出工程，满负荷时直流系统单极故障仅损失一半功率，低负荷时单极故障时全部功率可由健全极继续传输，系统可靠性较高，是是未来大容量新能源并网送出的首选方案。

2、新能源经柔性直流孤岛送出时柔直换流站应负责建立新能源侧交流系统的电压。然而，如果双极换流器仍同时采用传统的定交流电压幅值和交流系统频率控制模式(简称v/f控制)，同时控制新能源侧交流系统的电压和频率，将会导致对交流电压的重复调节，引起交流系统波动，不利于系统稳定运行。

3、如果一极采用vf控制，另外一极采用定有功功率和定无功功率的p/q控制，双极的控制策略成熟简单，可实现一极功率的精确控制，并实现新能源侧交流系统的稳定，属于无差调节，然而该控制模式无法实现精准的双极功率平衡。

4、因此，如何能够实现对双极功率的平衡成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供一种新能源孤岛经柔直送出双极功率控制方法。

2、为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，包括：

3、获取主控极的网侧电压、主控极的参考角度和非主控极的网侧电压；

4、通过主控极的网侧电压和主控极的参考角度得到d轴电流调节值和q轴电流调节值；

5、将d轴电流调节值、q轴电流调节值和主控极的参考角度生成主控极参考波；

6、通过非主控极的网侧电压结合动态调整的非主控极功率生成非主控极的参考角度；

7、通过派克反变换将d轴电流调节值、q轴电流调节值和非主控极的参考角度生成非主控极参考波；

8、通过主控极参考波控制所述主控极和所述非主控极的电压；通过所述非主控极参考波动态控制所述主控极和所述非主控极的功率。

9、在该实施例中，所述通过非主控极的网侧电压结合动态调整的非主控极功率生成非主控极的参考角度包括：

10、将非主控极的网侧电压进行锁相和移相以得到第一角度；

11、获取非主控极功率和双极功率均值；

12、通过非主控极功率和双极功率均值对所述第一角度进行动态调整以得到非主控极的参考角度。

13、在该实施例中，所述通过非主控极功率和双极功率均值对所述第一角度进行动态调整以得到非主控极的参考角度包括：

14、将非主控极功率与双极功率均值作差得到功率差值；

15、若差值为零，则第一角度为非主控极的参考角度；

16、若差值不为零，则通过功率差值对第一角度进行调节，以使得非主控极功率与双极功率均值的差值为零，调整后的第一角度为非主控极的参考角度。

17、在该实施例中，所述通过功率差值对第一角度进行调节包括：

18、将所述功率差值依次通过第一调节器和第一限幅器进行处理以得到第二角度；

19、将第二角度与第一角度相加得到非主控极的参考角度。

20、在该实施例中，所述通过主控极的网侧电压得到d轴电流调节值和q轴电流调节值包括：

21、将主控极的网侧电压经派克变换得到d轴电压分量和q轴电压分量；

22、根据d轴电压分量生成d轴电流调节值；

23、根据q轴电压分量生成q轴电流调节值。

24、在该实施例中，所述根据d轴电压分量生成d轴电流调节值包括：

25、获取网侧电压d轴参考值；

26、将d轴电压分量与网侧电压d轴参考值作差得到d轴电压差值；

27、将d轴电压差值依次经过第二调节器和第二限幅器生成d轴电流调节值。

28、在该实施例中，所述根据q轴电压分量生成q轴电流调节值包括：

29、获取网侧电压q轴参考值；

30、将q轴电压分量与网侧电压q轴参考值作差得到q轴电压差值；

31、将q轴电压差值依次经过第三调节器和第三限幅器生成q轴电流调节值。

32、在该实施例中，所述获取主控极的参考角度包括：

33、通过功率同步环在主控极生成主控极的参考角度。

34、在该实施例中，所述将d轴电流调节值、q轴电流调节值和主控极的参考角度生成主控极参考波包括：

35、通过派克反变换将d轴电流调节值、q轴电流调节值和主控极的参考角度生成主控极参考波。

36、在该实施例中，所述将d轴电流调节值、q轴电流调节值和非主控极的参考角度生成非主控极参考波包括：

37、通过派克反变换将d轴电流调节值、q轴电流调节值和非主控极的参考角度生成非主控极参考波。

38、本申请提供的一种新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，通过主控极的网侧电压和主控极的参考角度得到d轴电流调节值和q轴电流调节值，而后通过派克反变换将d轴电流调节值、q轴电流调节值和主控极的参考角度生成主控极参考波，从而通过主动极参考波对主控极和非主控极的电压进行控制，使得主控极和非主控极在电压上能够达到平衡。

39、由于提供功率的新能源场站功率变化较快，从而功率控制目标无法快速的进行预测，这就容易导致主控极和非主控极出现功率不均衡的现象。而在新能源场站功率传输的过程中，主要根据主控极和非主控极电压的相位差对功率进行调节，从而本申请提供的一种新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，通过非主控极的网侧电压结合动态调整的非主控极功率生成非主控极的参考角度(非主控极的网侧电压的a相的相位)，从而实现对对非主控极参考角度的及时调节，使得非主控极的功率始终等于双极功率均值，从而保证了主控极和非主控极功率的动态平衡，进而能够实现全功率水平下的双极功率平衡。

技术特征：

1.一种新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，其特征在于，所述通过非主控极的网侧电压结合动态调整的非主控极功率生成非主控极的参考角度包括：

3.根据权利要求2所述的新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，其特征在于，所述通过非主控极功率和双极功率均值对所述第一角度进行动态调整以得到非主控极的参考角度包括：

4.根据权利要求3所述的新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，其特征在于，所述通过功率差值对第一角度进行调节包括：

5.根据权利要求1所述的新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，其特征在于，所述通过主控极的网侧电压得到d轴电流调节值和q轴电流调节值包括：

6.根据权利要求5所述的新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，其特征在于，所述根据d轴电压分量生成d轴电流调节值包括：

7.根据权利要求6所述的新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，其特征在于，所述根据q轴电压分量生成q轴电流调节值包括：

8.根据权利要求1所述的新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，其特征在于，所述获取主控极的参考角度包括：

9.根据权利要求1所述的新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，其特征在于，所述将d轴电流调节值、q轴电流调节值和主控极的参考角度生成主控极参考波包括：

10.根据权利要求1所述的新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，其特征在于，所述将d轴电流调节值、q轴电流调节值和非主控极的参考角度生成非主控极参考波包括：

技术总结
本发明公开了一种新能源经柔直孤岛送出的双极功率控制方法，包括：获取主控极的网侧电压、主控极的参考角度和非主控极的网侧电压；通过主控极的网侧电压和主控极的参考角度得到d轴电流调节值和q轴电流调节值；将d轴电流调节值、q轴电流调节值和主控极的参考角度生成主控极参考波；通过非主控极的网侧电压结合动态调整的非主控极功率生成非主控极的参考角度；通过派克反变换将d轴电流调节值、q轴电流调节值和非主控极的参考角度生成非主控极参考波；通过主控极参考波控制所述主控极和所述非主控极的电压；通过所述非主控极参考波动态控制所述主控极和所述非主控极的功率。

技术研发人员：李振动,张晓飞,金海望,安海清,于文博,李涛,李金卜,田凯哲,柳杨,刘宪辉,翟永尚,赵薇,滕孟锋,赵凯曼,高宏达,安永桥,吕越颖,张青元,赵占明,刘鹏
受保护的技术使用者：国网冀北电力有限公司超高压分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11