[发明专利]一种双馈风电场经VSC-HVDC联接弱受端系统的控制方法

说明书

本发明涉及一种双馈风电场经VSC‑HVDC联接弱受端系统的控制方法，包括以下步骤：1)根据短路比划S_CR分受端系统的强弱程度；2)获取双馈风电场经VSC‑HVDC联接弱受端交流系统的结构，采用理想电压源串联阻抗模型作为弱受端系统的模型；3)通过控制定子磁链守恒实现双馈风机转子侧变流器的功率解耦，通过电压矢量定向控制使网侧变流器保持直流系统电压和输出无功功率的恒定，同时为避免功率频繁切换产生的损耗和失稳，VSC变流器控制采用定功率控制方式，结合安全稳定运行条件的约束，获取临界短路比的理论值；4)当短路比S_CR取值为广义临界短路比时，给出提高VSC传输功率的方法。与现有技术相比，本发明具有适用于弱受端系统、可行性高等优点。

技术领域

本发明涉及双馈风电场经高压直流输电并网的技术领域，尤其是涉及一种双馈风电场经VSC-HVDC联接弱受端系统的控制方法。

背景技术

风电作为技术相对成熟的可再生能源之一，近些年受到了各国的广泛关注。然而现在风力资源丰富的区域，比如海上风电场，距离负荷用户多的受端电网较近，若能够直接并入弱受端电网既可以减小线路损耗，也能提高电能传输容量。VSC-HVDC中变流器的自换相能力使联接弱受端系统成为可能。但是接入后的运行特性还有待研究，其中，第一点：VSC-HVDC不能接入极弱受端系统，则考虑以划分弱和极弱系统的临界短路比，此时受端系统处于额定工作状态和临界运行状态。那么双馈风电场经VSC-HVDC能联接怎样弱的受端系统是现在需要解决的问题。第二点：目前关于VSC变流器的控制都是以传统发电机作为模型，若以双馈风机为研究对象，其RSC和GSC的控制需要和VSC的控制配合，结合调度过程中尽可能保持功率恒定的原则选定控制方式。第三点：在实际工况中，还需要考虑传输线路的阻抗角对接入受端系统的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双馈风电场经VSC-HVDC联接弱受端系统的控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双馈风电场经VSC-HVDC联接弱受端系统的控制方法，包括以下步骤：

1)根据短路比S_CR划分受端系统的强弱程度，将短路比S_CR>3的系统定义为强交流系统，定义2<S_CR<3为弱交流系统，S_CR<2定义为极弱交流系统；

2)获取双馈风电场经VSC-HVDC联接弱受端交流系统的结构，采用理想电压源串联阻抗模型作为弱受端系统的模型，并且采用双馈风机作为发电机模型；

3)通过控制定子磁链守恒实现双馈风机转子侧变流器的功率解耦，通过电压矢量定向控制使网侧变流器保持直流系统电压和输出无功功率的恒定，同时为避免功率频繁切换产生的损耗和失稳，VSC变流器控制采用定功率控制方式，结合安全稳定运行条件的约束，获取临界短路比的理论值；

4)当短路比S_CR取值为广义临界短路比时，获取在不同阻抗角的工况下所对应的最大传输功率P_max和所需无功功率Q_max的计算值，并且给出提高VSC传输功率的方法。

所述的步骤1)中，短路比S_CR的表达式为：

其中，S_ac为VSC的三相短路容量，P_N为VSC-HVDC的额定传输功率，U_N为交流母线的额定电压，Z_s为受端系统的等效阻抗。

所述的步骤2)中，弱受端系统模型采用理想电压源Vs与等效电阻Rs和等效电抗Xs的串联模型。