统一潮流控制器系统及换流器无功控制方法与流程

本发明属于电力电子及交流输电领域，具体涉及统一潮流控制器系统及换流器无功控制方法。

背景技术：

随着电力系统的快速发展，其运行灵活性、可控性以及稳定性成为越来越迫切需要解决的问题；太阳能、风力发电等大规模的分布式能源接入电力系统，更加大了系统的潮流调节的复杂度。加之，我国长距离输电线路较多，电网结构相对薄弱，对提高现有线路的功率输送能力，最大化电网传输能力；提高电力系统的暂态稳定性、阻尼系统振荡；优化潮流，减少环流，降低网络损耗等提出了更高的要求。

统一潮流控制器(upfc)是柔性交流输电系统中最具代表性和最多样化的装置，通常由通过直流侧连接的一台静止同步补偿器和一台或多台静止同步串联补偿器组成。能实现对交流输电系统的电压、阻抗、攻角的快速动态调节，扩大系统的输送能力，提高电力系统的稳定性。

目前，某些特定的场合需要统一潮流控制器双换流器对输电网络同时进行无功支撑，但现有技术中针对统一潮流控制器的双换流器同时提供无功支撑的控制结构复杂，控制速度慢，且可靠性低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供统一潮流控制器系统及换流器无功控制方法，用于解决现有统一潮流控制器系统换流器的无功控制可靠性低、速度慢的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种统一潮流控制器系统的换流器无功控制方法，其中至少一个换流器的无功控制包括以下步骤：

根据设定的有功功率参考值、无功功率参考值及网侧三相电压，得到有功电流参考值和无功电流参考值，作为内环电流控制器的输入值；所述有功电流参考值、无功电流参考值的计算式分别为，

式中，idref为有功电流参考值，iqref为无功电流参考值，pref为有功功率参考值，qref为无功功率参考值，ud为网侧三相电压经帕克变换的d轴电压，uq为网侧三相电压经帕克变换的q轴电压。

进一步，所述无功功率参考值是根据需要对网侧无功功率的实际值进行分配计算得到的。

进一步，所述网侧无功功率的实际值是根据采集并联变压器侧的网侧三相电压和三相电流计算得到的。

进一步，将换流器的直流电压实际值和直流电压参考值作差，经过调节器调节，得到所述有功功率参考值。

为解决上述技术问题，本发明还提出一种统一潮流控制器系统，包括第一换流器和第二换流器，其中至少一个换流器的无功控制包括以下步骤：根据设定的有功功率参考值、无功功率参考值及网侧三相电压，得到有功电流参考值和无功电流参考值，作为内环电流控制器的输入值；所述有功电流参考值、无功电流参考值的计算式分别为，

式中，idref为有功电流参考值，iqref为无功电流参考值，pref为有功功率参考值，qref为无功功率参考值，ud为网侧三相电压经帕克变换的d轴电压，uq为网侧三相电压经帕克变换的q轴电压。

进一步，所述无功功率参考值是根据需要对网侧无功功率的实际值进行分配计算得到的。

进一步，所述网侧无功功率的实际值是根据采集并联变压器侧的网侧三相电压和三相电流计算得到的。

进一步，将换流器的直流电压实际值和直流电压参考值作差，经过调节器调节，得到所述有功功率参考值。

本发明的有益效果是：根据设定的有功功率参考值、无功功率参考值及网侧三相电压，得到有功电流参考值和无功电流参考值，作为内环电流控制器的输入值，实现了对输电网络的无功支撑。本发明的换流器的无功控制结构简单，无功控制平稳快速，且可靠性高。

附图说明

图1是mmc-upfc系统的双换流器无功控制拓扑结构图；

图2是本发明的双换流器无功控制逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明的统一潮流控制器系统的换流器无功控制方法的实施例：

如图1所示的统一潮流控制器系统，包括串联接入输电线路的串联变压器，并联接入交流系统的并联变压器，第一软启动支路1，第二软启动支路2，换流器模块3，第一支路和第二支路，其中，并联变压器通过第一软启动支路1连接换流器模块3的第一端口、通过第二软启动支路2连接换流器模块3的第二端口，第一端口通过第一支路连接串联变压器，第二端口通过第二支路连接串联变压器，第一支路上设有通断开关qs10，第二支路上设有通断开关qs7。

第一软启动支路1上串设有依次连接的通断开关qs1、电阻r1和通断开关qs5，电阻r1并联有通断开关qs3。第二软启动支路2上串设有依次连接的通断开关qs2、电阻r2和qs6，电阻r2并联有通断开关qs4。换流器模块3包括第一换流器和第二换流器，第一换流器和第二换流器的直流侧通过通断开关qs8和qs9相连，第一换流器的交流侧为第一端口，第二换流器的交流侧为第二端口。

针对上述统一潮流控制器系统，控制通断开关qs1、qs2、qs3、qs4、qs5、qs6闭合，控制通断开关qs7、qs8、qs9、qs10打开，上述统一潮流控制器系统运行在双statcom模式，则统一潮流控制器系统的换流器无功控制方法，包括以下步骤：

通过并联变压器网侧三相电压和电流瞬时值计算得到网侧无功功率的实际值，无功功率的实际值的计算公式为：

式中，q_mean为网侧无功功率的实际值，ia、ib、ic为网侧三相电流，vbc、vac、vab为网侧三相电压。

经过双换流器无功协调控制单元，分别得到第一换流器的无功功率参考值q_ref1，和第二换流器的无功功率参考值q_ref2，而参考值q_ref1与q_ref2的和为想要达到的网侧无功功率的实际值q_mean。

将第一换流器的直流电压实际值udc1和第一换流器的直流电压参考值udc_ref1作差，经过pi调节器调节，得到第一换流器有功功率参考值p_ref1；将第二换流器的直流电压实际值udc2和第二换流器的直流电压参考值udc_ref2作差，经过pi调节器调节，得到第二换流器有功功率参考值p_ref2。

根据第一换流器有功功率参考值p_ref1和第一换流器无功功率参考值q_ref1，得到第一换流器有功电流参考值idref1和第一换流器无功电流参考值iqref1，计算式如下：

式中，idref1为第一换流器有功电流参考值，iqref1为第一换流器无功电流参考值，pref1为第一换流器有功功率参考值，qref1为第一换流器无功功率参考值，ud为并联变压器的网侧三相电压的d轴电压，uq为并联变压器的网侧三相电压的q轴电压。

根据第二换流器有功功率参考值p_ref2和第二换流器无功功率参考值q_ref2，得到第二换流器有功电流参考值idref2和第二换流器无功电流参考值iqref2，计算式如下：

式中，idref2为第二换流器有功电流参考值，iqref2为第二换流器无功电流参考值，pref2为第二换流器有功功率参考值，qref2为第二换流器无功功率参考值，ud为并联变压器的网侧三相电压的d轴电压，uq为并联变压器的网侧三相电压的q轴电压。

上述第一换流器有功电流参考值idref1、第一换流器无功电流参考值iqref1，及第二换流器有功电流参考值idref2、第二换流器无功电流参考值iqref2，经过各自换流器的内环电流控制器，并经过坐标变换，得到第一换流器和第二换流器的参考电压，如图2所示。

本发明根据双换流器无功协调控制单元，得到两个换流器的无功功率参考值，结合设定的有功功率参考值，生成两个换流器的输出参考电压，能够实现upfc系统双换流器的无功调节，控制结构简单，无功控制平稳快速、可靠性高。