[发明专利]一种风电场经VSC-HVDC并网的故障穿越控制方法

权利要求书

1.一种风电场经VSC-HVDC并网的故障穿越控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、建立VSC的数学模型，分析电网发生故障时系统的运行特性，包括发生故障时两侧换流器传输有功功率的变化情况以及直流母线电压的变化情况；

步骤二、在VSC-HVDC系统中设计模块化耗能电阻的拓扑结构；

步骤三、在模块化耗能电阻的基础上结合风电机组设计协调控制方法，实现故障穿越。

2.根据权利要求1所述风电场经VSC-HVDC并网的故障穿越控制方法，其特征在于，步骤一中，建立VSC的数学模型，分析电网发生故障时的运行特性，具体为：

网侧换流器在dq同步旋转坐标系下的数学模型为：

式(1)中，以网侧电流由换流器流向电网为正方向，U_sd和U_sq分别为网侧所联电网电压的d轴和q轴分量；U_gd和U_gq为网侧换流器输出交流电压的d轴和q轴分量；i_sd和i_sq分别为网侧电流的d轴和q轴分量；ω为电网基波角频率；R和L分别为交流侧线路电阻和滤波电感；

流过直流侧电容的能量ΔP可表示为：

其中，U_dc表示直流电容电压，P_rec表示风场侧换流器输出的有功功率，P_inv网侧换流器注入电网的有功功率，稳态时，两侧换流器的功率相等，ΔP＝0；

电网故障时，在理想状态不考虑换流器限流的情况下，电网电压由U_sd瞬间跌落至U′_sd，网侧换流器的d轴电流从i_sd增大至i′_sd，网侧换流器输出的有功功率变成：

在实际运行中，考虑限制器的限流作用，将此时的实际瞬时d轴电流设为i″_sd，且i″_sd＜i′_sd，则有：

P_rec＝P′_inv+ΔP (5)

式(8)中P′_inv为电网电压跌落时网侧实际有功。

3.根据权利要求1所述风电场经VSC-HVDC并网的故障穿越控制方法，其特征在于，步骤二中，在直流侧与电网侧换流站之间投入耗能电阻R_ch，将耗能电阻R_ch拆分成n个阻值相同的电阻R_n并联而成，每一个子模块在独立开通时所消耗的功率为

其中，U_dc表示直流侧的额定电压；若共有n个子模块，当所有子模块都开通时，全部消耗在电网侧发生最严重故障时的功率差额，即直流系统的额定有功功率P_dc，则

P_dc＝nP_n (7)

每个子模块对应的电阻元件取值为：

每个子模块的内部由一个单独的电阻R_n与两个并联的IGBT串联组成，设置IGBT的导通电压不同，设置当直流电压超过设计阈值U′_dc时，模块化耗能电路开始被触发；严重程度不同的故障，会产生不同的功率差额ΔP，模块化耗能电路根据此时的功率差额ΔP得到当前需要被投入的子模块数目n_a。