[发明专利]一种用于模块化多电平柔性直流换流站的控制方法及系统

权利要求书

1.一种用于模块化多电平柔性直流换流站的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括步骤：

采样获得的三相交流信息分别经虚拟同步电机控制器和环流控制器后，得到感应电动势和调压电压；

根据所述感应电动势和所述调压电压，获得三相电压参考值；

通过PWM调制所述三相电压参考值，输出开关信号，实现对所述模块化多电平换流站的控制；

所述采样获得的三相交流信息分别经虚拟同步电机控制器和环流控制器后，得到感应电动势和调压电压，包括：

所述虚拟同步电机控制器中机械运动单元转子的运动方程如下所示：

式中：J为转子转动惯量、T_m为机械转矩、T_e为电磁转矩、D_p为阻尼系数、ω*为额定频率、ω为电网实际频率；

所述虚拟同步电机控制器中电磁单元定子绕组的电气方程如下所示：

式中：u_abc为所述定子绕组的输出端电压、i_abc为所述定子绕组的输出端电流、e为感应电动势、R_s为绕组损耗、L_s为同步电抗；

所述感应电动势的计算公式如下所示：

式中：e为感应电动势、θ为电角度、M_f为定子和转子间互感、i_f为转子绕组电流、为所述额定频率ω*与所述电网实际频率ω的差值；

和为三相的相位关系，其定义如下所示：

所述阻尼系数为有功功率和频率变化的关系，其定义式如下所示：

其中，ΔP为有功功率设定值P_set和有功功率P之差，Δθ为电角度变化；

所述有功功率的表达式如下所示：

其中，P为有功功率、θ为电角度、为所述定子绕组的输出端电流i_abc和相位关系两者的内积、为所述额定频率ω*与所述电网实际频率ω的差值、M_f为定子和转子间互感、i_f为转子绕组电流。

2.一种用于模块化多电平柔性直流换流站的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

控制模块，采样获得的三相交流信息分别经虚拟同步电机控制器和环流控制器后，得到感应电动势和调压电压；

电压合成器，用于接收所述感应电动势和调压指令后，输出三相电压参考值；

调制模块，通过PWM调制所述三相电压参考值，输出开关信号，实现对所述模块化多电平换流站的控制；

所述虚拟同步电机控制器包括机械运动单元和电磁运动单元；

所述机械运动单元中转子的运动方程如下所示：

式中：J为转子转动惯量、T_m为机械转矩、T_e为电磁转矩、D_p为阻尼系数、ω*为额定频率、ω为电网实际频率；

所述电磁运动 单元中定子绕组的电气方程如下所示：

式中：u_abc为所述定子绕组的输出端电压、i_abc为所述定子绕组的输出端电流、e为感应电动势、R_s为绕组损耗、L_s为同步电抗；

所述感应电动势的计算公式如下所示：

式中：e为感应电动势、θ为电角度、M_f为定子和转子间互感、i_f为转子绕组电流、为所述额定频率ω*与所述电网实际频率ω的差值；

和为三相的相位关系，其定义如下所示：

所述阻尼系数为有功功率和频率变化的关系，其定义式如下所示：

其中，ΔP为有功功率设定值P_set和有功功率P之差，Δθ为电角度变化；

所述有功功率的表达式如下所示：

其中，P为有功功率、θ为电角度、为为所述定子绕组的输出端电流i_abc和相位关系两者的内积、为所述额定频率ω*与所述电网实际频率ω的差值、M_f为定子和转子间互感、i_f为转子绕组电流。