[发明专利]高压直流输电系统的正阻尼重构阻抗稳定控制方法

说明书

本发明公开了一种高压直流输电系统的正阻尼重构阻抗稳定控制方法，当整流站的开关频率较高时，通过引入虚拟电阻，增强控制带宽内的系统阻尼，抑制直流侧振荡。而当整流站的开关频率较低时，直流侧振荡频率处于控制带宽外，虚拟电阻将变为负电阻特性，反而恶化系统稳定性。本发明对带宽外的负电阻进行相位校正，而不改变虚拟电阻的幅值，有效改善了高压直流输电系统的阻尼特性，抑制了系统直流侧的振荡，提高系统稳定性。

技术领域

本发明涉及高压直流输电系统领域，特别是一种高压直流输电系统的正阻尼重构阻抗稳定控制方法。

背景技术

高压直流输电系统是整流站与逆变站间通过直流输电电缆构成的级联系统，具有电压等级高、功率等级大、控制器带宽小的特点，可作为新能源电站远距离输电的一种有效方式。为增大系统的阻尼，抑制直流侧振荡，高压直流输电系统的整流站采用的传统控制方法是在控制环中引入虚拟电阻环节。当整流站的工作开关频率较高时，虚拟电阻能够有效抑制系统的谐振峰，如图5的(a)所示；然而当整流站的工作开关频率较低时，由整流器的直流侧输出阻抗相频特性如图8可见，开关频率越低，整流器的控制环带宽越窄，并且在控制环带宽之外其相位可能下陷至-90度以下，若系统的谐振频率超出控制环截止频率，直流侧输出阻抗将恶化为负阻性，导致输电线路长度变化时，系统可能存在谐振峰，如图6的(a)所示，严重影响系统的稳定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种高压直流输电系统的正阻尼重构阻抗稳定控制方法，有效改善高压直流输电系统的阻尼特性，从而抑制系统直流侧的振荡，提高系统稳定性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高压直流输电系统的正阻尼重构阻抗稳定控制方法，包括以下步骤：

1)将整流站控制器直流电压外环的直流电压指令值U_dcn减去由直流侧输出电流i_dcr乘以虚拟阻抗Z_v(s)后所得的值，得到最终的电压参考值为

2)将电压参考值与输出电压u_dcr相减得到误差值e_u，并将误差值e_u与外环电压PI控制器的传递函数G_u(s)相乘，得到指令电流

3)将输出电流i_dc与G_ff(s)的乘积加上指令电流得到q轴有功电流参考值并将d轴无功电流参考值设为0，其中，G_ff(s)是电流前馈系数的传递函数；

4)根据和进行并网电流控制，产生SPWM波驱动整流器。

虚拟阻抗Z_v(s)的表达式为：

Z_v(s)＝R_vG_pd(s)

其中，G_pd(s)为相位校正传函，R_v为虚拟电阻的幅值，ω_p为相位校正传递函数的零极点，f_sw为整流站工作开关频率，f_critical为使得控制环带宽低于系统谐振频率的整流站工作开关频率，s为复频率。

传递函数G_u(s)的表达式为：

其中，k_up是PI控制器的比例系数，k_ui是PI控制器的积分系数；s为复频率。

G_ff(s)的表达式如下：

其中，U_dcr为直流侧电压大信号稳态值，U_q为交流测q轴电压大信号稳态值。