本發明(ming)涉及柔性直流輸電控制，具體涉及一種(zhong)柔直換流站跟網與構網的混合控制系統(tong)。

背景技術：

1、目前大(da)規(gui)模(mo)新能源多采(cai)用(yong)柔性直流(liu)(liu)輸電(dian)與(yu)并(bing)網(wang)，一(yi)般柔直受端換流(liu)(liu)控制系統多單一(yi)采(cai)用(yong)帶鎖相(xiang)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)跟網(wang)型(xing)控制技術(shu)，因為當(dang)電(dian)網(wang)強(qiang)(qiang)度(du)大(da)時，柔直換流(liu)(liu)站(zhan)宜(yi)采(cai)用(yong)跟網(wang)型(xing)控制技術(shu)具有(you)更好的(de)(de)(de)(de)穩定性，所以(yi)帶鎖相(xiang)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)跟網(wang)型(xing)控制技術(shu)適宜(yi)應(ying)用(yong)在(zai)電(dian)網(wang)強(qiang)(qiang)度(du)大(da)的(de)(de)(de)(de)柔性直流(liu)(liu)輸電(dian)與(yu)并(bing)網(wang)中。但是隨(sui)著(zhu)電(dian)網(wang)對(dui)部分(fen)柔直換流(liu)(liu)站(zhan)提出頻率響應(ying)需求，當(dang)電(dian)網(wang)強(qiang)(qiang)度(du)較弱(ruo)時，傳統的(de)(de)(de)(de)帶鎖相(xiang)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)跟網(wang)型(xing)控制技術(shu)將不太適宜(yi)，因此(ci)，又出現了單一(yi)采(cai)用(yong)帶鎖相(xiang)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)構(gou)網(wang)型(xing)控制技術(shu)，而該方式在(zai)電(dian)網(wang)強(qiang)(qiang)度(du)發生(sheng)波動，即當(dang)電(dian)網(wang)強(qiang)(qiang)度(du)增大(da)時，單一(yi)采(cai)用(yong)帶鎖相(xiang)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)構(gou)網(wang)型(xing)控制技術(shu)又將不適宜(yi)，無法維持電(dian)網(wang)穩定。

技術實現思路

1、有(you)鑒于(yu)此，本發明提(ti)供(gong)了一種(zhong)柔直換流站跟網(wang)(wang)(wang)與構(gou)網(wang)(wang)(wang)的混合控(kong)制系統(tong)，以解(jie)決現(xian)有(you)柔直換流控(kong)制系統(tong)單(dan)一采用(yong)帶鎖相(xiang)環的跟網(wang)(wang)(wang)型(xing)(xing)控(kong)制技術或單(dan)一采用(yong)帶鎖相(xiang)環的構(gou)網(wang)(wang)(wang)型(xing)(xing)控(kong)制技術均無(wu)法適宜(yi)電網(wang)(wang)(wang)波動(dong)的問題。

2、根據第(di)一(yi)方面，本公開實施例提(ti)供(gong)一(yi)種柔直換(huan)流站跟網與構網的混合控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)，特(te)征(zheng)在于，系(xi)統(tong)(tong)包(bao)括：跟網型控(kong)制模(mo)塊和構網型控(kong)制模(mo)塊；

3、跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)型控(kong)制(zhi)(zhi)模塊，用于(yu)(yu)在構(gou)網(wang)(wang)(wang)切換(huan)(huan)為跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)時刻分別產生跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)控(kong)制(zhi)(zhi)相(xiang)角(jiao)和(he)(he)跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)控(kong)制(zhi)(zhi)電(dian)流(liu)(liu)；以及基于(yu)(yu)跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)控(kong)制(zhi)(zhi)相(xiang)角(jiao)和(he)(he)跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)控(kong)制(zhi)(zhi)電(dian)流(liu)(liu)生成跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)三(san)相(xiang)交流(liu)(liu)電(dian)壓參(can)考指(zhi)令(ling)，跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)三(san)相(xiang)交流(liu)(liu)電(dian)壓參(can)考指(zhi)令(ling)用于(yu)(yu)執行(xing)柔(rou)直換(huan)(huan)流(liu)(liu)站從跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)切換(huan)(huan)為構(gou)網(wang)(wang)(wang)的(de)切換(huan)(huan)控(kong)制(zhi)(zhi)動作；

4、跟網控制(zhi)(zhi)電流基于(yu)跟網控制(zhi)(zhi)相(xiang)(xiang)角、預設(she)相(xiang)(xiang)角偏(pian)差和(he)三相(xiang)(xiang)交流電流經過park變(bian)換生成(cheng)；跟網控制(zhi)(zhi)相(xiang)(xiang)角經過鎖(suo)相(xiang)(xiang)環控制(zhi)(zhi)后生成(cheng)；

5、構(gou)網(wang)(wang)(wang)(wang)型控(kong)(kong)制模(mo)塊(kuai)，用于(yu)在跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)(wang)切換(huan)為(wei)構(gou)網(wang)(wang)(wang)(wang)時刻基(ji)于(yu)換(huan)流(liu)(liu)閥子模(mo)塊(kuai)平均電(dian)壓偏差與跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)(wang)控(kong)(kong)制相(xiang)角生(sheng)成(cheng)構(gou)網(wang)(wang)(wang)(wang)控(kong)(kong)制相(xiang)角，以及(ji)基(ji)于(yu)跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)(wang)控(kong)(kong)制電(dian)流(liu)(liu)和構(gou)網(wang)(wang)(wang)(wang)控(kong)(kong)制相(xiang)角生(sheng)成(cheng)構(gou)網(wang)(wang)(wang)(wang)電(dian)流(liu)(liu)內(nei)環參(can)考(kao)指令后，結合構(gou)網(wang)(wang)(wang)(wang)控(kong)(kong)制相(xiang)角生(sheng)成(cheng)構(gou)網(wang)(wang)(wang)(wang)三相(xiang)交流(liu)(liu)電(dian)壓參(can)考(kao)指令，構(gou)網(wang)(wang)(wang)(wang)三相(xiang)交流(liu)(liu)電(dian)壓參(can)考(kao)指令用于(yu)執行柔直換(huan)流(liu)(liu)站從跟(gen)(gen)網(wang)(wang)(wang)(wang)切換(huan)為(wei)構(gou)網(wang)(wang)(wang)(wang)的(de)切換(huan)控(kong)(kong)制動作。

6、在一種可選的實(shi)施方式中，跟網型控(kong)制(zhi)模塊包括：鎖相環(huan)(huan)控(kong)制(zhi)單元、park變換控(kong)制(zhi)單元、電(dian)壓(ya)外環(huan)(huan)控(kong)制(zhi)單元和(he)第一電(dian)流內環(huan)(huan)控(kong)制(zhi)單元。

7、在一(yi)種可選(xuan)的實施方式中，鎖相環控制單元用(yong)于(yu)(yu)基(ji)于(yu)(yu)三相交流電壓經過park變換生成兩相直(zhi)流電壓分量，兩相直(zhi)流電壓分量經過pi控制、加法器和積分器生成跟網控制相角。

8、在一種可選的(de)實施方式中，park變換控制(zhi)單元(yuan)用于基于構(gou)網(wang)控制(zhi)相角、預(yu)設(she)相角偏差和三相交流(liu)(liu)(liu)電(dian)流(liu)(liu)(liu)生成跟網(wang)控制(zhi)電(dian)流(liu)(liu)(liu)，跟網(wang)控制(zhi)電(dian)流(liu)(liu)(liu)為兩(liang)相直流(liu)(liu)(liu)電(dian)流(liu)(liu)(liu)分量。

9、在一種(zhong)可選(xuan)的(de)實施(shi)方(fang)式(shi)中(zhong)，電(dian)壓(ya)外(wai)環控制(zhi)(zhi)單(dan)(dan)元用于將直(zhi)(zhi)流電(dian)壓(ya)參(can)考值(zhi)與直(zhi)(zhi)流電(dian)壓(ya)測量(liang)值(zhi)的(de)偏差經過(guo)pi控制(zhi)(zhi)后傳輸至第(di)一電(dian)流內(nei)環控制(zhi)(zhi)單(dan)(dan)元，以及將無(wu)功功率參(can)考值(zhi)和無(wu)功功率測量(liang)的(de)偏差值(zhi)經過(guo)pi控制(zhi)(zhi)傳輸至第(di)一電(dian)流內(nei)環控制(zhi)(zhi)單(dan)(dan)元。

10、在一種可選(xuan)的(de)(de)實施(shi)方式中，第一電流內(nei)環控制(zhi)單元用于接收電壓(ya)外環控制(zhi)單元輸出的(de)(de)控制(zhi)參(can)數生成(cheng)跟網三相(xiang)交(jiao)流電壓(ya)參(can)考指令(ling)。

11、在一(yi)種可選的實(shi)施(shi)方式中，構(gou)網型控(kong)(kong)制(zhi)模塊包括(kuo)：換流閥子模塊平均電壓(ya)同步控(kong)(kong)制(zhi)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)、無功功率控(kong)(kong)制(zhi)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)、虛擬阻抗控(kong)(kong)制(zhi)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)和(he)第(di)二電流內(nei)環控(kong)(kong)制(zhi)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)。

12、在一種可選的實施方式中，換流閥(fa)子模(mo)塊(kuai)平均(jun)電(dian)壓同步控制單(dan)元(yuan)用于(yu)基于(yu)當前(qian)時刻(ke)子模(mo)塊(kuai)平均(jun)電(dian)壓、預設(she)電(dian)壓參考值(zhi)第二與(yu)跟網控制相角生(sheng)成構(gou)網控制相角。

13、在一(yi)種可選(xuan)的實施方式中，無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率控(kong)制單元(yuan)用于基于無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率參考值、無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率測量值生成交流電動(dong)勢參考值，以執(zhi)行柔(rou)直換(huan)流站跟網(wang)(wang)與構網(wang)(wang)的無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率控(kong)制。

14、在一種可選的實施(shi)方式中，虛擬阻抗控(kong)(kong)制單(dan)元用(yong)于基于三相交(jiao)流電壓、預設相角偏(pian)差、構網(wang)控(kong)(kong)制相角經過park變換生(sheng)成(cheng)兩相直流電壓分量(liang)再經過虛擬阻抗控(kong)(kong)制、限流環節后，結合跟網(wang)控(kong)(kong)制電流輸出(chu)電流內環參(can)考指令。

15、在一(yi)種(zhong)可選的實施(shi)方式(shi)中，第二電(dian)流內環(huan)控制(zhi)單元(yuan)用于基于電(dian)流內環(huan)參考指令經過(guo)電(dian)流內環(huan)控制(zhi)后(hou)結(jie)合構網控制(zhi)相(xiang)角，輸出(chu)構網三(san)相(xiang)交流電(dian)壓(ya)參考指令。

16、在一種可選的實(shi)施方式中，包(bao)括：從(cong)跟網型(xing)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)模式切(qie)換至構網型(xing)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)模式，或(huo)，從(cong)構網型(xing)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)模式切(qie)換至跟網型(xing)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)模式。

17、本發明技術(shu)方案，具有如下優點：

18、本(ben)發明涉及柔(rou)性直流(liu)(liu)輸電控(kong)(kong)(kong)制(zhi)技術領域，本(ben)發明公開了一種柔(rou)直換(huan)流(liu)(liu)站(zhan)(zhan)跟網與構網的混(hun)合控(kong)(kong)(kong)制(zhi)系統，通(tong)過跟網型(xing)(xing)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)模(mo)塊和(he)構網型(xing)(xing)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)模(mo)塊可以(yi)使得柔(rou)直并網換(huan)流(liu)(liu)站(zhan)(zhan)在(zai)電網多變(bian)的工況下(xia)靈活改(gai)變(bian)自身的跟網型(xing)(xing)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)與構網型(xing)(xing)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)模(mo)式(shi)，實現控(kong)(kong)(kong)制(zhi)模(mo)式(shi)間的平滑(hua)切(qie)換(huan)，最(zui)終減小對電網和(he)設備的沖擊，以(yi)適宜電網波(bo)動(dong)，實現柔(rou)直并網換(huan)流(liu)(liu)站(zhan)(zhan)的安全穩定運行(xing)。

技術特征：

1.一種柔直(zhi)換(huan)流站(zhan)跟網與構網的混(hun)合(he)控(kong)(kong)制系統，特征在(zai)于，所(suo)述系統包括：跟網型(xing)控(kong)(kong)制模塊和(he)構網型(xing)控(kong)(kong)制模塊；

2.根據(ju)權(quan)利(li)要求(qiu)1所述的柔直換流站跟(gen)網與構網的混(hun)合控(kong)(kong)制(zhi)系統(tong)，其特征在于，所述跟(gen)網型控(kong)(kong)制(zhi)模塊包(bao)括：鎖相環(huan)控(kong)(kong)制(zhi)單元(yuan)、park變換控(kong)(kong)制(zhi)單元(yuan)、電(dian)壓外(wai)環(huan)控(kong)(kong)制(zhi)單元(yuan)和第一(yi)電(dian)流內環(huan)控(kong)(kong)制(zhi)單元(yuan)。

3.根據權利要(yao)求2所(suo)(suo)述的(de)柔直(zhi)換流站跟網與構網的(de)混合控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)，其(qi)特征在于，所(suo)(suo)述鎖相(xiang)環控(kong)制(zhi)單元(yuan)用于基于三相(xiang)交流電(dian)壓(ya)經過(guo)park變換生(sheng)成(cheng)兩(liang)相(xiang)直(zhi)流電(dian)壓(ya)分量，所(suo)(suo)述兩(liang)相(xiang)直(zhi)流電(dian)壓(ya)分量經過(guo)pi控(kong)制(zhi)、加法器和積分器生(sheng)成(cheng)所(suo)(suo)述跟網控(kong)制(zhi)相(xiang)角。

4.根(gen)據權利要求2所(suo)述(shu)(shu)(shu)的柔直(zhi)(zhi)換流(liu)站(zhan)跟網(wang)與(yu)構網(wang)的混合控制(zhi)系統(tong)，其特征在于(yu)(yu)，所(suo)述(shu)(shu)(shu)park變換控制(zhi)單元用于(yu)(yu)基于(yu)(yu)所(suo)述(shu)(shu)(shu)構網(wang)控制(zhi)相(xiang)角(jiao)、所(suo)述(shu)(shu)(shu)預設相(xiang)角(jiao)偏差(cha)和所(suo)述(shu)(shu)(shu)三相(xiang)交流(liu)電(dian)流(liu)生成所(suo)述(shu)(shu)(shu)跟網(wang)控制(zhi)電(dian)流(liu)，所(suo)述(shu)(shu)(shu)跟網(wang)控制(zhi)電(dian)流(liu)為(wei)兩相(xiang)直(zhi)(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)分量。

5.根(gen)據權利(li)要求2所述(shu)的柔(rou)直換流站跟(gen)網與構網的混合控(kong)(kong)制(zhi)系統，其特征在(zai)于，所述(shu)電(dian)壓外環控(kong)(kong)制(zhi)單元(yuan)用于將直流電(dian)壓參(can)考值(zhi)與直流電(dian)壓測量(liang)值(zhi)的偏差經(jing)過pi控(kong)(kong)制(zhi)后(hou)傳(chuan)(chuan)輸至(zhi)所述(shu)第(di)一(yi)電(dian)流內(nei)環控(kong)(kong)制(zhi)單元(yuan)，以及將無(wu)(wu)功功率參(can)考值(zhi)和無(wu)(wu)功功率測量(liang)值(zhi)的偏差經(jing)過pi控(kong)(kong)制(zhi)傳(chuan)(chuan)輸至(zhi)所述(shu)第(di)一(yi)電(dian)流內(nei)環控(kong)(kong)制(zhi)單元(yuan)。

6.根(gen)據權利要求2所述(shu)的(de)柔直換流站跟(gen)網(wang)與(yu)構(gou)網(wang)的(de)混(hun)合(he)控(kong)制系統，其特征在于(yu)，所述(shu)第(di)一電(dian)(dian)流內環控(kong)制單(dan)(dan)元用于(yu)接收所述(shu)電(dian)(dian)壓外(wai)環控(kong)制單(dan)(dan)元輸出(chu)的(de)控(kong)制參(can)數生成所述(shu)跟(gen)網(wang)三相交流電(dian)(dian)壓參(can)考(kao)指令。

7.根據權利(li)要求1所(suo)述(shu)的柔直換(huan)流(liu)站跟(gen)網(wang)與構(gou)網(wang)的混合控(kong)制系統，其特(te)征在于(yu)，所(suo)述(shu)構(gou)網(wang)型(xing)控(kong)制模塊包括：換(huan)流(liu)閥子模塊平均電壓同步控(kong)制單(dan)元(yuan)、無功(gong)功(gong)率控(kong)制單(dan)元(yuan)、虛擬阻(zu)抗控(kong)制單(dan)元(yuan)和(he)第二電流(liu)內環控(kong)制單(dan)元(yuan)。

8.根(gen)據權利要求7所述(shu)的柔直換(huan)(huan)流(liu)站跟網(wang)(wang)與構網(wang)(wang)的混合控(kong)制系統，其特征在于(yu)，所述(shu)換(huan)(huan)流(liu)閥子模(mo)塊平(ping)均電壓同步控(kong)制單元用于(yu)基(ji)于(yu)當前時刻子模(mo)塊平(ping)均電壓、預設電壓參考值與所述(shu)跟網(wang)(wang)控(kong)制相角(jiao)生成構網(wang)(wang)控(kong)制相角(jiao)。

9.根據(ju)權(quan)利(li)要求7所述的(de)(de)柔直(zhi)換流站跟網與構(gou)網的(de)(de)混(hun)合控制系統，其特征在于，所述無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率控制單(dan)元用于基于無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率參(can)考(kao)值、無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率測量值生(sheng)成交流電動勢(shi)參(can)考(kao)值，以執行(xing)柔直(zhi)換流站跟網與構(gou)網的(de)(de)無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率控制。

10.根(gen)據權利(li)要求7所(suo)述(shu)的(de)(de)柔直換流站跟(gen)網(wang)與構網(wang)的(de)(de)混合控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統，其(qi)特征在于(yu)，所(suo)述(shu)虛(xu)擬阻抗(kang)控(kong)(kong)制(zhi)單元(yuan)用于(yu)基于(yu)三相(xiang)(xiang)交流電壓、預設(she)相(xiang)(xiang)角偏差、所(suo)述(shu)構網(wang)控(kong)(kong)制(zhi)相(xiang)(xiang)角經(jing)過park變換生成兩相(xiang)(xiang)直流電壓分(fen)量再經(jing)過虛(xu)擬阻抗(kang)控(kong)(kong)制(zhi)、限流環節后，結合所(suo)述(shu)跟(gen)網(wang)控(kong)(kong)制(zhi)電流輸出所(suo)述(shu)電流內環參考(kao)指(zhi)令。

11.根據權利要求7所述(shu)(shu)(shu)的柔直換流(liu)站跟網與構網的混(hun)合(he)控制(zhi)系(xi)統(tong)，其特征在于，所述(shu)(shu)(shu)第二(er)電(dian)(dian)流(liu)內環(huan)控制(zhi)單元用于基于所述(shu)(shu)(shu)電(dian)(dian)流(liu)內環(huan)參(can)(can)考(kao)指令經(jing)過電(dian)(dian)流(liu)內環(huan)控制(zhi)后結合(he)所述(shu)(shu)(shu)構網控制(zhi)相角，輸出所述(shu)(shu)(shu)構網三(san)相交流(liu)電(dian)(dian)壓參(can)(can)考(kao)指令。

12.根(gen)據(ju)權利要(yao)求(qiu)1至11中任一(yi)項所述的柔直換(huan)(huan)流站跟網(wang)與構(gou)網(wang)的混(hun)合控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統，其特征(zheng)在于，包括：從跟網(wang)型控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)模(mo)式(shi)(shi)切換(huan)(huan)至構(gou)網(wang)型控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)模(mo)式(shi)(shi)，或，從構(gou)網(wang)型控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)模(mo)式(shi)(shi)切換(huan)(huan)至跟網(wang)型控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)模(mo)式(shi)(shi)。

技術總結
本發明涉及柔性直流輸電控制技術領域，本發明公開了一種柔直換流站跟網與構網的混合控制系統，通過跟網型控制模塊和構網型控制模塊可以使得柔直并網換流站在電網多變的工況下靈活改變自身的跟網型控制與構網型控制模式，實現控制模式間的平滑切換，最終減小對電網和設備的沖擊，以適宜電網波動，實現柔直并網換流站的安全穩定運行。

技術研發人員：王一凡,王策,常勇
受保護的技術使用者：長江三峽集團實業發展（北京）有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14