本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)、柔性直流電網(wǎng)與新能源匯集領(lǐng)域，具體涉及一種新能源經(jīng)柔性直流送出的主動(dòng)支撐控制方法。

背景技術(shù)：

1、未來新能源在電力系統(tǒng)的占比將越來越高，由此導(dǎo)致電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與電網(wǎng)強(qiáng)度下降，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成的威脅也越來越大。柔性直流輸電作為新能源外送的重要手段，其控制策略決定了系統(tǒng)在低慣量弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定性。當(dāng)柔性直流連接孤島新能源送出系統(tǒng)時(shí)，傳統(tǒng)電壓頻率控制無法實(shí)現(xiàn)新能源慣量模擬以支撐受端電網(wǎng)，且受端電網(wǎng)通常采用鎖相環(huán)在弱電網(wǎng)下存在失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)新能源慣量模擬以支撐受端電網(wǎng)，且受端電網(wǎng)通常采用鎖相環(huán)在弱電網(wǎng)下存在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的問題，本發(fā)明提出了一種新能源經(jīng)柔性直流送出的主動(dòng)支撐控制方法，該方法應(yīng)用于受端換流站，包括：

2、受端換流站采用直流電壓與交流電壓混合同步控制策略控制直流電壓跟隨電網(wǎng)頻率，將電網(wǎng)頻率鏡像至直流電壓；

3、受端換流站采用電容電壓控制，得到受端換流站的共模調(diào)制輸出量，并基于所述共模調(diào)制輸出量結(jié)合內(nèi)環(huán)控制策略和環(huán)流控制策略生成受端換流站的調(diào)制信號(hào)。

4、優(yōu)選的，所述受端換流站采用直流電壓與交流電壓混合同步控制策略控制直流電壓跟隨電網(wǎng)頻率，將電網(wǎng)頻率鏡像至直流電壓，包括：

5、受端換流站使用內(nèi)環(huán)控制直流電壓與混合同步協(xié)調(diào)配合對(duì)受端電網(wǎng)頻率進(jìn)行無靜差跟蹤從而將混合同步下的交流q軸電壓控制為零，進(jìn)而使電網(wǎng)鎖相頻率按比例鏡像至直流電壓。

6、優(yōu)選的，所述受端換流站使用內(nèi)環(huán)控制直流電壓與混合同步協(xié)調(diào)配合對(duì)受端電網(wǎng)頻率進(jìn)行無靜差跟蹤從而將混合同步下的交流q軸電壓控制為零，包括：

7、受端換流站直流電壓控制環(huán)節(jié)直流電壓參考采用電網(wǎng)頻率標(biāo)幺值，受端直流電壓變化量與同步環(huán)節(jié)的頻率變化量一致，進(jìn)而將混合同步下的交流q軸電壓控制為零。

8、優(yōu)選的，所述受端直流電壓變化量與同步環(huán)節(jié)的頻率變化量一致，進(jìn)而將混合同步下的交流q軸電壓控制為零，如下式所示：

9、

10、其中，idrefr為系統(tǒng)電壓環(huán)輸出電流參考值，pidc為直流電壓pi控制器，udcr為受端換流站直流電壓，ωr為受端交流系統(tǒng)的頻率標(biāo)幺值，δudcr為受端直流電壓變化量，δωr為同步環(huán)節(jié)的頻率變化量；

11、

12、其中，kuqr為一階慣性環(huán)節(jié)的增益，tuqr為一階慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，s為拉普拉斯算子，uqr為受端換流站的pcc點(diǎn)電壓在控制器坐標(biāo)的q軸分量，θg和θr分別是并網(wǎng)點(diǎn)電網(wǎng)相位與換流站生成相位，ωg為交流系統(tǒng)頻率。

13、優(yōu)選的，所述受端換流站的共模調(diào)制輸出量按下式計(jì)算：

14、

15、其中，umdcr為受端換流站的共模調(diào)制輸出量，udc為直流電壓標(biāo)稱值，piuc為電容電壓比例積分控制器，s為拉普拉斯算子，j和dp分別為系統(tǒng)慣性延時(shí)與調(diào)頻系數(shù)，為橋臂電容電壓的偏差，和為各橋臂電容電壓參考值和平均值，為橋臂電容電壓和，x＝a/b/c代表相，k＝u/l代表上/下橋臂，δudcr為受端換流站直流電壓的變化量。

16、優(yōu)選的，所述受端換流站的調(diào)制信號(hào)包括受端換流站的上橋臂的調(diào)制參考波和下橋臂的調(diào)制參考波；

17、其中，所述受端換流站的上橋臂的調(diào)制參考波和所述下橋臂的調(diào)制參考波分別按下式計(jì)算：

18、

19、

20、式中，mkur和mklr分別為受端換流站的上下橋臂的調(diào)制參考波，uc、ucc為差模與環(huán)流控制生成的電壓參考值，為橋臂電容電壓和平均值，umdcr為受端換流站的共模調(diào)制輸出量。

21、再一方面本發(fā)明還提供了一種新能源經(jīng)柔性直流送出的主動(dòng)支撐控制方法，該方法應(yīng)用于送端換流站，包括：

22、送端換流站基于自身檢測(cè)的直流電壓、電流與線路參數(shù)，估算受端換流站直流電壓，從而得到受端交流系統(tǒng)的頻率信息；

23、送端換流站采用直流電壓與交流電壓的構(gòu)網(wǎng)型混合同步控制策略，結(jié)合所述受端交流系統(tǒng)的頻率信息從而調(diào)節(jié)送端電網(wǎng)頻率；

24、送端換流站采用電容電壓控制，得到送端換流站的共模調(diào)制輸出量，并基于所述共模調(diào)制輸出量結(jié)合內(nèi)環(huán)控制策略和環(huán)流控制策略生成送端換流站的調(diào)制信號(hào)。

25、優(yōu)選的，所述送端換流站基于自身檢測(cè)的直流電壓、電流與線路參數(shù)，估算受端換流站直流電壓，從而得到受端交流系統(tǒng)的頻率信息，包括：

26、送端換流站自身檢測(cè)的直流電壓減去由電流于線路參數(shù)確定的壓降，得到送端估算的受端換流站直流電壓；

27、由送算估算的受端換流站直流電壓減去直流電壓參考的標(biāo)幺值，得到送端估算的受端直流電壓變化量；

28、由所述送端估算的受端直流電壓變化量確定受端交流系統(tǒng)的頻率信息。

29、優(yōu)選的，所述送端估算的受端直流電壓變化量按下式計(jì)算：

30、

31、其中，udcs、udcr1、δudcr1、tdc、ldc、rdc、idc為送端直流電壓、送端估算的受端直流電壓、送端估算的受端直流電壓變化、等效的一階低通濾波器時(shí)間常數(shù)、線路電感電阻、直流電流，udcref為受端換流站的參考電壓的標(biāo)幺值，s為拉普拉斯算子。

32、優(yōu)選的，所述送端換流站采用直流電壓與交流電壓的構(gòu)網(wǎng)型混合同步控制策略，結(jié)合所述受端交流系統(tǒng)的頻率信息從而調(diào)節(jié)送端電網(wǎng)頻率，包括：

33、送端換流站采用內(nèi)環(huán)構(gòu)網(wǎng)型定電壓控制交流電壓q軸值在同步環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)反饋量為0，根據(jù)直流電壓調(diào)節(jié)送端交流側(cè)頻率；

34、在所述直流電壓與交流電壓的構(gòu)網(wǎng)型混合同步控制策略下送端交流側(cè)頻率與送端估算的受端換流站直流電壓一致，而估算的受端換流站直流電壓又與受端交流電網(wǎng)頻率一致，從而將受端交流系統(tǒng)的頻率信息傳遞到送端換流站的頻率。

35、優(yōu)選的，所述送端換流站采用內(nèi)環(huán)構(gòu)網(wǎng)型定電壓控制交流電壓q軸值在同步環(huán)節(jié)的穩(wěn)態(tài)反饋量為0，根據(jù)直流電壓調(diào)節(jié)送端交流側(cè)頻率，如下式所示：

36、iqrefs＝piv(uqref-uqs)

37、式中，iqrefs為送端換流站的電壓外環(huán)輸出，piv為電壓外環(huán)，uqref、uqs為送端換流站的q軸參考值與實(shí)際值。

38、優(yōu)選的，所述在所述直流電壓與交流電壓的構(gòu)網(wǎng)型混合同步控制策略下送端交流側(cè)頻率與送端估算的受端換流站直流電壓一致，而估算的受端換流站直流電壓又與受端交流電網(wǎng)頻率一致，從而將受端交流系統(tǒng)的頻率信息傳遞到送端換流站的頻率，如下式所示：

39、

40、式中，θs為送端換流站的相位，ωs為送端換流站的頻率，udcr1為送端換流站的估計(jì)的受端直流電壓，uqs、kuqs、tuqs分別為q軸交流電壓，q軸交流電壓反饋增益和時(shí)間常數(shù)，s為拉普拉斯算子。

41、優(yōu)選的，所述送端的共模調(diào)制輸出量按下式計(jì)算：

42、

43、其中，umdcs為受端換流站的共模調(diào)制輸出量，udc為直流電壓標(biāo)稱值，piuc為電容電壓比例積分控制器，s為拉普拉斯算子，j和dp分別為系統(tǒng)慣性延時(shí)與調(diào)頻系數(shù)，為橋臂電容電壓的偏差，和為各橋臂電容電壓參考值和平均值，為橋臂電容電壓和，x＝a/b/c代表相，k＝u/l代表上/下橋臂，δudcr1為送端估算的受端直流電壓變化量。

44、優(yōu)選的，所述送端換流站的調(diào)制信號(hào)包括送端換流站的上橋臂的調(diào)制參考波和下橋臂的調(diào)制參考波；

45、其中，所述送端換流站的上橋臂的調(diào)制參考波和所述下橋臂的調(diào)制參考波分別按下式計(jì)算：

46、

47、

48、式中，mkus和mkls分別為送端換流站的上下橋臂的調(diào)制參考波，uc、ucc為差模與環(huán)流控制生成的電壓參考值，為橋臂電容電壓和平均值，umdcs為受端換流站的共模調(diào)制輸出量。

49、再一方面本發(fā)明還提供了一種適用新能源經(jīng)柔性直流送出系統(tǒng)的主動(dòng)支撐控制系統(tǒng)，包括送端換流站，分別于所述送端換流站連接的受端換流站以及送端新能源；

50、所述受端換流站，用于采用直流電壓與交流電壓混合同步控制策略控制直流電壓跟隨電網(wǎng)頻率，將電網(wǎng)頻率鏡像至直流電壓，同時(shí)采用電容電壓控制得到受端換流站的共模調(diào)制輸出量，并基于所述共模調(diào)制系統(tǒng)結(jié)合內(nèi)環(huán)控制策略和環(huán)流控制策略生成受端換流站的調(diào)制信號(hào)；

51、所述送端換流站基于自身檢測(cè)的直流電壓、電流與線路參數(shù)，估算受端換流站直流電壓，從而得到受端交流系統(tǒng)的頻率信息，并采用直流電壓與交流電壓的構(gòu)網(wǎng)型混合同步控制策略，將送端換流站直流電壓頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換進(jìn)而調(diào)節(jié)送端電網(wǎng)頻率；同時(shí)還采用電容電壓控制得到送端換流站的共模調(diào)制輸出量，并基于所述共模調(diào)制輸出量結(jié)合內(nèi)環(huán)控制策略和環(huán)流控制策略生成送端換流站的調(diào)制信號(hào)；

52、所述送端新能源采用構(gòu)網(wǎng)型或者跟網(wǎng)型控制策略通過所述送端換流站進(jìn)行能量外送，參與頻率響應(yīng)。

53、優(yōu)選的，所述受端換流站采用下式控制直流電壓跟隨電網(wǎng)頻率：

54、

55、其中，δωr、udcr和δudcr為受端換流站頻率變化量、直流電壓與直流電壓的變化量，udcref為受端換流站的參考電壓的標(biāo)幺值，uqr為pcc點(diǎn)電壓在受端控制器坐標(biāo)的q軸分量，kuqr為一階慣性環(huán)節(jié)的增益，tuqr為一階慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，s為拉普拉斯算子。

56、優(yōu)選的，所述受端換流站通過下式計(jì)算共模調(diào)制輸出量：

57、

58、其中，umdcr為受端換流站的共模調(diào)制輸出量，udc為直流電壓標(biāo)稱值，piuc為電容電壓比例積分控制器，s為拉普拉斯算子，j和dp分別為系統(tǒng)慣性延時(shí)與調(diào)頻系數(shù)，為橋臂電容電壓的偏差，和為各橋臂電容電壓參考值和平均值，為橋臂電容電壓和，x＝a/b/c代表相，k＝u/l代表上/下橋臂，δudcr為受端換流站直流電壓的變化量。

59、優(yōu)選的，所述受端換流站通過下式計(jì)算受端換流站的調(diào)制信號(hào)，其中所述調(diào)制信號(hào)包括：上橋臂的調(diào)制參考波和下橋臂的調(diào)制參考波：

60、

61、

62、式中，mkur和mklr分別為受端換流站的上下橋臂的調(diào)制參考波，uc、ucc為差模與環(huán)流控制生成的電壓參考值，為橋臂電容電壓和平均值，umdcr為受端換流站的共模調(diào)制輸出量。

63、優(yōu)選的，所述送端換流站通過下式計(jì)算送端估算的受端直流電壓變化量：

64、

65、其中，udcs、udcr1、δudcr1、tdc、ldc、rdc、idc為送端直流電壓、送端估算的受端直流電壓、送端估算的受端直流電壓變化、等效的一階低通濾波器時(shí)間常數(shù)、線路電感電阻、直流電流，udcref為受端換流站的參考電壓的標(biāo)幺值，s為拉普拉斯算子。

66、優(yōu)選的，所述送端換流站通過下式將送端換流站直流電壓轉(zhuǎn)換，進(jìn)而調(diào)節(jié)送端電網(wǎng)頻率：

67、iqrefs＝piv(uqref-uqs)

68、式中，iqrefs為送端換流站的電壓外環(huán)輸出，piv為電壓外環(huán)，uqref、uqs為送端換流站的q軸參考值與實(shí)際值；

69、所述穩(wěn)態(tài)下的送端交流側(cè)頻率與送端估算的受端直流電壓一致進(jìn)行送端換流站直流電壓頻率轉(zhuǎn)換，如下式所示：

70、

71、式中，θs為送端換流站的相位，ωs為送端換流站的頻率，udcr1為送端換流站的估計(jì)的受端直流電壓，uqs、kuqs、tuqs分別為q軸交流電壓，q軸交流電壓反饋增益和時(shí)間常數(shù)，s為拉普拉斯算子。

72、優(yōu)選的，所述送端換流站通過下式計(jì)算送端換流站的共模調(diào)制輸出量：

73、

74、其中，umdcs為送端換流站的共模調(diào)制輸出量，udc為直流電壓標(biāo)稱值，piuc為電容電壓比例積分控制器，s為拉普拉斯算子，j和dp分別為系統(tǒng)慣性延時(shí)與調(diào)頻系數(shù)，為橋臂電容電壓的偏差，和為各橋臂電容電壓參考值和平均值，為橋臂電容電壓和，x＝a/b/c代表相，k＝u/l代表上/下橋臂，δudcr1為送端估算的受端直流電壓變化量。

75、優(yōu)選的，所述送端換流站通過下式計(jì)算調(diào)制信號(hào)，其中所述調(diào)制信號(hào)包括送端換流站的上橋臂的調(diào)制參考波和下橋臂的調(diào)制參考波；

76、其中，所述送端換流站的上橋臂的調(diào)制參考波和所述下橋臂的調(diào)制參考波分別按下式計(jì)算：

77、

78、

79、式中，mkus和mkls分別為送端換流站的上下橋臂的調(diào)制參考波，uc、ucc為差模與環(huán)流控制生成的電壓參考值，為橋臂電容電壓和平均值，umdcs為受端換流站的共模調(diào)制輸出量。

80、再一方面，本技術(shù)還提供了一種計(jì)算設(shè)備，包括：一個(gè)或多個(gè)處理器；

81、處理器，用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)程序；

82、當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如上述所述的一種新能源經(jīng)柔性直流送出的主動(dòng)支撐控制方法。

83、再一方面，本技術(shù)還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如上述所述的一種新能源經(jīng)柔性直流送出的主動(dòng)支撐控制方法。

84、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

85、本發(fā)明提供了一種新能源經(jīng)柔性直流送出的主動(dòng)支撐控制方法，該方法應(yīng)用于受端換流站，包括：受端換流站采用直流電壓與交流電壓混合同步控制策略控制直流電壓跟隨電網(wǎng)頻率，將電網(wǎng)頻率鏡像至直流電壓；受端換流站采用電容電壓控制，得到受端換流站的共模調(diào)制輸出量；受端換流站基于所述共模調(diào)制輸出量結(jié)合內(nèi)環(huán)控制策略和環(huán)流控制策略生成受端換流站的調(diào)制信號(hào)。本發(fā)明受端換流站采用直流電壓與交流電壓混合同步控制策略，避免了采用鎖相環(huán)在弱電網(wǎng)下存在失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)，提升系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。且本發(fā)明還采用了電容電壓獨(dú)立控制產(chǎn)生共模調(diào)制系數(shù)，實(shí)現(xiàn)電容電壓與直流電壓解耦控制。