[发明专利]基于虚拟同步机的特高压直流输电系统换流站控制系统

权利要求书

1.一种基于虚拟同步机的特高压直流输电系统换流站控制系统，其特征在于：所述的控制系统中，整流侧虚拟同步机VSG1与送端电网连接，逆变侧虚拟同步机VSG2与受端电网连接；所述控制系统还包括无功调节模块、有功调节模块、虚拟转子模块和电气模块；在整流侧虚拟同步机VSG1的有功功率调节模块中，有功-频率下垂控制器根据整流侧交流系统频率变化得出整流侧频率下垂对应功率ΔP_D2，整流侧频率无差调节器根据整流侧交流系统频率变化以及直流电压参考值U_dcref得出直流电压等效参考值整流侧直流电压控制器根据直流电压等效参考值以及直流电压实际值U_dc得出直流电压调节对应功率ΔP₂，整流侧有功功率控制器利用整流侧频率下垂对应功率ΔP_D2、直流电压调节对应功率ΔP₂和传输功率偏差值ΔP_c，调整整流侧输入机械功率P_mc2；在逆变侧虚拟同步机VSG2的有功功率调节模块中，有功-频率下垂控制器根据逆变侧交流系统频率变化得出逆变侧频率下垂对应功率ΔP_D1，逆变侧频率无差调节器根据逆变侧交流系统频率变化得出逆变侧频率无差调节对应功率ΔP₁，逆变侧有功功率控制器利用逆变侧频率下垂对应功率ΔP_D1、逆变侧频率无差调节对应功率ΔP₁和传输功率偏差值ΔP_c，调整逆变侧输入机械功率P_mc1；根据逆变侧输入机械功率P_mc1和整流侧输入机械功率P_mc2确定VSG换流器输入机械功率P_m，而后虚拟转子模块利用VSG换流器输入机械功率P_m得到VSG交流系统电角度θ；在无功调节模块中，无功-电压下垂控制器根据VSG交流系统电压变化得到无功偏差对应调节电压值ΔV_Q，虚拟励磁调节器利用无功偏差对应调节电压值ΔV_Q以及VSG输出电压额定值与实际值的差值ΔV，得出指令电压值E，最后，电气模块利用得到的VSG交流系统电角度θ和指令电压值E，得到等效指令电压和进而对VSG输出信号进行控制。

2.如权利要求1所述的基于虚拟同步机的特高压直流输电系统换流站控制系统，其特征在于：所述的控制系统工作过程如下：

步骤1，根据VSG交流系统角频率变化以及VSG输出功率变化，在逆变侧通过有功功率控制器、有功-频率下垂控制器与频率无差调节器结合的控制方法，在整流侧通过有功功率控制器、有功-频率下垂控制器、频率无差调节器与直流电压控制器结合的控制方法，调节VSG换流器输入机械功率P_m；

步骤2，利用步骤1得到的VSG换流器输入机械功率P_m，通过模拟同步发电机的转动惯量，得到VSG交流系统的角频率w以及电角度θ；

步骤3，通过无功-电压下垂控制器与虚拟励磁调节器结合的控制方法，对VSG输出内电势e进行调节，得到指令电压值E；

步骤4，利用步骤3得到指令电压值E与步骤2得到的VSG交流系统电角度θ，通过坐标变换得到直轴指令电压e_d和交轴指令电压e_q；利用得到的指令电压e_d和e_q，经过电气模块得到等效直轴指令电压和等效交轴指令电压进而VSG输出信号。