[发明专利]一种柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法

说明书

本发明公开了一种柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法，包括：S11、采样得到换流器dq旋转坐标系下的交流侧电流信号；S12、将有功和无功电流参考指令值与换流器dq旋转坐标系下的交流侧电流信号做差后得到电流调制信号，经PI控制器得到本周期的电压调制信号u_c(s)；S13、采样得到换流器dq旋转坐标系下的交流侧电压信号u_s，将u_s与u_c(s)经过减法运算后得到本周期的综合内电势调制信号E(s)；S14、Smith预估器取u_c(s)和补偿后的综合内电势调制信号E(s)′经加法运算得到预估的电压调制信号u_s′，u_s′经过Smith预估器处理后得到电压增量信号Δu(s)；S15、将E(s)减去Δu(s)后得到补偿后的综合内电势调制信号E(s)′输入至脉冲调制器。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法。

背景技术

柔性直流输电系统在可再生能源并网、异步交流系统互联、无源网络供电及大城市负荷中心供配电等场合具有广阔的应用前景，是现代电力系统发展的重要方向之一。目前主流的两种柔性直流输电系统有两电平和三电平 VSC-HVDC(全称是基于电压源换流器的高压直流输电系统)和MMC-HVDC (全称是基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统)。大量电力电子设备的使用使柔性直流输电系统的稳定特征发生深刻变化，大规模可再生能源并网时高频振荡现象时常发生。

随着柔性直流输电系统的并网容量不断增加，所接入的同步电网逐级弱化，电力系统若高频振荡不能及时消除，换流站将执行闭锁逻辑保护相关设备安全，由此产生的功率缺额或盈余对交流主网将产生严重的冲击，威胁系统的安全性和稳定性。因此，研究柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法对电网的稳定可靠运行具有重大促进作用。

相关研究表明MMC-HVDC控制系统的延时是导致高频振荡发生的主要原因；相关研究表明VSC-HVDC控制系统的延时将对VSC系统的高频阻抗产生较大的影响，VSC的高频阻抗呈现出负阻尼特性是导致高频振荡发生的主要原因。无论是MMC-HVDC输电系统还是VSC-HVDC输电系统，其控制系统的延时通常包括采样、通信、计算等环节，由于受到硬件、算法的限制要大幅度地降低延时还十分困难。常用的高频振荡抑制措施可以分为硬件和软件两种。硬件方面是通过在并网点处附加无源滤波装置，这种方法增加了系统的建设投资成本和正常运行时的功率损耗，不利于提高电网的经济性；软件方面是通过在电流控制环路中附加阻尼控制策略，例如渝鄂工程南通道调试开始期间，在鄂侧出现了1.82kHz的振荡，在电压前馈环节中采用400Hz带宽的一阶低通滤波器之后振荡消失，这种方案能在一定程度上降低系统发生高频振荡的风险，但将同样方案用在重庆侧仍发生了695Hz的高频振荡。总的来说，目前大多数的附加控制策略不能适应系统多变的工况，并且可能会影响控制系统的性能。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

本发明公开了一种柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法，所述柔性直流输电系统至少包括换流器和换流器控制器，所述换流器控制器至少包括外环功率控制器、内环电流控制器和脉冲调制器，所述内环电流控制器至少包括内环基频电流控制器和环流抑制控制器，所述内环基频电流控制器中增设Smith预估器用于补偿延时；

所述高频振荡抑制方法包括如下步骤：

S11、采样得到换流器dq旋转坐标系下的交流侧电流信号，由外环功率控制器输出有功和无功电流参考指令值至换流器在dq旋转坐标系下的内环基频电流控制器中；