[发明专利]基于柔性直流输电系统的自适应虚拟惯量控制系统及方法

权利要求书

1.基于柔性直流输电系统的自适应虚拟惯量控制系统的控制方法，其特征在于：系统包括风电场区域电力系统、电压源型换流器柔性直流输电系统和同步发电机区域电力系统，风电场区域电力系统、电压源型换流器柔性直流输电系统和同步发电机区域电力系统依次连接，风电场区域电力系统包括风电场、第二变压器、电阻及电感，风电场连接第二变压器，第二变压器的另一端分别连电阻和接接地电容，电阻的另一端通过电感连接电压源型换流器柔性直流输电系统；电压源型换流器柔性直流输电系统包括第一换流器和第二换流器，第二换流器的交流侧与风电场区域电力系统相连，第一换流器的交流侧与同步发电机区域电力系统相连，第一换流器和第二换流器直流侧各自并联一电容器并且通过直流母线相互连接；同步发电机区域电力系统包括同步发电机、第一变压器、电阻及电感，同步发电机连接第一变压器，第一变压器的另一端分别连电阻和接接地电容，电阻的另一端通过电感连接电压源型换流器柔性直流输电系统；

所述第一换流器和第二换流器由双闭环控制器驱动；

所述第一换流器控制系统包括PWM脉宽调制解调器、电流内环模块、第一PI控制器，第二PI控制器，电压限幅器，开方运算器，第一加法运算器，第二加法运算器、第三加法运算器、第四加法运算器、第一乘法运算器、第一坐标转换模块、第二坐标转换模块、增益模块、自适应惯性时间常数模块、频率动态信息计算模块、PLL锁相环模块，一阶离散微分模块和低通滤波器模块；

控制方法，包括以下步骤：

步骤1、根据电力系统实时频率计算并更新系统频率动态信息；

步骤1包括以下步骤：

步骤1.1、通过第一换流器中的锁相环模块，测量PCC并网点三相交流电压v_abc得到电力系统频率f；

步骤1.2、通过电力系统频率经一阶离散微分器模块和低通滤波器模块计算系统的频率变化率df/dt，

步骤2、根据频率动态信息，计算并更新自适应惯性时间常数H_vh；

步骤2.1、设置包括额定惯性时间常数H₀、系数a、系数b、电力系统额定频率f₀、电力系统频率变化的最大值f_max和电力系统频率变化的最小值f_min的初始计算参数,并输入系统实际频率f，df/dt；

步骤2.2、计算自适应惯性时间常数H_vh：

步骤3、根据自适应惯性时间常数H_vh和电力系统频率，计算直流电压参考值V_dc^*；

步骤4、根据直流电压，计算电流内环电流参考值i_d^*和i_q^*；

步骤5、根据电流内环电流参考值i_d^*和i_q^*和实际测量值i_d和i_q，通过电流内环控制器，以及PWM调制环节，产生脉冲调制信号，控制第一换流器开关器件的开通和关断。

2.根据权利要求1所述的基于柔性直流输电系统的自适应虚拟惯量控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤3中直流电压电压参考值V_dc^*的计算方法为：

其中，V_dc0为超级电容的额定直流电压，S_vsc为柔性直流输电系统的额定容量，N为柔性直流输电系统电容的数量，C为直流电容的电容大小，f为电力系统实际频率，f₀为电力系统额定频率。

3.根据权利要求1所述的基于柔性直流输电系统的自适应虚拟惯量控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤4包括以下步骤：

步骤4.1、根据直流电压电压参考值V_dc^*和实际直流电压测量值V_dc的差值，通过第一PI控制器得到d轴电流参考值i_d^*，

步骤4.2、根据提前设定的无功功率参考值Q_ac^*和实际直流电压测量值Q_ac的差值，通过PI控制器得到q轴电流参考值i_q^*。