[发明专利]一种海上风电柔性直流并网系统及其控制方法

权利要求书

1.一种海上风电柔性直流并网系统控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在海上风电柔性直流并网系统运行过程中，根据虚拟转子动力学环节生成虚拟转子旋转角度θ，并根据虚拟励磁调节环节生成虚拟内电势幅值E；其中，所述虚拟转子动力学环节用于模拟同步发电机的转子运动方程，所述虚拟励磁调节环节用于模拟同步发电机的励磁控制；

2)判断海上MMC换流站交流侧是否发生交流系统故障以及中高频谐波含量是否大于设定阈值：若未发生交流系统故障且中高频谐波含量大于设定谐波含量阈值，则对海上MMC换流站采用开环控制模式，以根据生成的虚拟转子旋转角度θ和虚拟内电势幅值E直接得到海上MMC换流站的调制波；并根据海上MMC换流站的调制波对海上MMC换流站进行控制。

2.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流并网系统控制方法，其特征在于，若发生交流系统故障或者中高频谐波含量小于等于设定谐波含量阈值，则对海上MMC换流站采用闭环控制模式，以根据生成的虚拟转子旋转角度θ和虚拟内电势幅值E通过dq变换得到电流内环参考值，进而经过电流内环以及dq反变换，得到海上MMC换流站的调制波。

3.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流并网系统控制方法，其特征在于，虚拟转子动力学环节的传递函数为：

式中，T_j为惯性时间常数；ω为虚拟角频率；P_e为虚拟电磁功率；D为阻尼因子；P_ref为虚拟有功功率参考值，且P_ref＝K_f(F_N-F)，K_f为频差控制增益，F_N为额定频率标幺值，F为电网频率实际值。

4.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流并网系统控制方法，其特征在于，虚拟励磁调节环节的传递函数为：

式中，Q_ref为无功功率参考值；Q_e为无功功率实际值；U_{ac_ref}为交流电压参考值；U_ac为交流电压实际值；k_q为无功功率偏差增益系数；k_ac为交流电压偏差增益系数；k_p为虚拟励磁控制器比例增益；T_i为虚拟励磁控制器积分时间常数；E₀为虚拟内电势参考值。

5.根据权利要求1所述的海上风电柔性直流并网系统控制方法，其特征在于，未发生交流系统故障且中高频谐波含量大于设定谐波含量阈值时，海上MMC换流站的调制波为：

式中，m_a、m_b和m_c分别为A、B、C三相调制波。

6.根据权利要求2所述的海上风电柔性直流并网系统控制方法，其特征在于，发生交流系统故障或者中高频谐波含量小于等于设定谐波含量阈值时，电流内环参考值为：

式中，v_d和v_q分别为电流内环d轴、q轴电流内环参考值；v_a、v_b和v_c分别为由虚拟转子动力学环节与虚拟励磁调节环节生成的参考调制波；

且海上MMC换流站的调制波为：

式中，v_{d_PI}、v_{q_PI}分别为d轴、q轴电流内环比例积分控制器输出，m_a、m_b和m_c分别为A、B、C三相调制波。