[发明专利]一种适用于VSC-HVDC联接极弱交流电网的功率阻尼同步控制方法

权利要求书

1.一种适用于VSC-HVDC联接极弱交流电网的功率阻尼同步控制方法；其特征是：保留 锁相环（PhaseLockedLoop，PLL），其输出相角θ_PLL仅作为获取VSC-HVDC系统交流电压和 交流电流d轴和q轴分量所需派克变换的输入参考相角，而不作为VSC输出电压的同步信号； 控制系统参考常规电流矢量控制的双闭环结构，外环电压控制器结构保持不变，使功率阻 尼同步控制器具有限制VSC换流器过流的能力，其输出i_dref和i_qref作为内环电流控制器的参 考值；在此基础上将功率同步环节（PowerSynchronizationLoop,PSL）和功率阻尼环节 （PowerDampingLoop,PDL）嵌入i_d电流内环控制器以产生VSC换流器输出电压所需的瞬 时相角信号δ_VSC，i_q电流内环控制器通过调节VSC-HVDC系统的i_q分量产生VSC换流器输出电 压的幅值参考信号E_m；所提出的功率阻尼同步控制器，其优势在于不仅具备常规电流矢量 控制的换流阀电流控制和限制功能，同时通过内环引入的PSL和PDL功能有效抑制了极弱交 流系统下PLL对VSC-HVDC稳定性的负面影响，极大地改善了VSC-HVDC在极弱交流系统下运 行的稳定性。

2.根据权利要求1所述设计PSL和PDL，其具体步骤是：

同步发电机的外部机械特性可表示为：

(1)

其中T_m为同步发电机的输入机械转矩，T_e为同步发电机的输出电磁转矩，P_m为同步发电 机输入机械有功功率，P_e为同步发电机输出电磁有功功率，ω为转子机械角速度，Δω=ω- ω₀为同步发电机转子实际电角速度ω与同步发电机额定电角速度ω₀之差，θ为同步发电机 的实际电角度，D为系统阻尼系数，J为同步发电机的转动惯量；

保持交流母线电压V_t与dq坐标系的d轴一致，VSC-HVDC系统输出有功功率P可表示为：

(2)

其中v_td和i_d分别为VSC-HVDC交流母线处的电压、电流的d轴分量；

令VSC-HVDC输入有功功率参考值P_ref=P_m，VSC-HVDC系统输出有功功率P=P_e，VSC-HVDC输 出电压的相角θ_VSC为θ，并设,其中i_dref为i_d电流内环的输入参考值，将式（2）代入式（1）得到：

(3)

其中定义为功率阻尼系数，定义为功率同步系数，由此可得到功率同步分量P_synch和功 率阻尼分量P_damp的表达式（4）作为PSL和PDL设计的原理；

(4)。