多端柔性直流输电设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于多端柔性直流输电系统技术领域，尤其涉及多端柔性直流输电设 备。
【背景技术】
[0002] 多端柔性直流输电系统是在同一直流网络中，含有两个以上VSC换流站的柔性直 流输电系统。其最显著的特点在于能够实现多电源供电、多落点受电。作为一种灵活、快捷 的输电方式，多端柔性直流输电技术在风电等新能源并网、构筑城市直流配电网等领域具 有广阔的应用前景。
[0003] 多端柔性直流输电设备稳定运行的重要前提是直流电压的稳定。目前，直流电压 控制器有主从控制、直流电压偏差控制及直流电压斜率控制。其中，主从控制实现简单，但 对换流站间通信要求较高，换流站间通信的准确性直接影响控制效果。电压偏差控制无需 站间通信，但设计复杂，控制器参数的选取会对控制的效果造成影响。直流电压斜率控制方 法无需站间通信，结构简单，根据各换流站不同的容量特性设定各自斜率不同的调差特性 曲线，实现多个换流站共同作用、同时决定系统运行状态，能够弥补只采用一个换流站作为 主站进行直流电压控制的缺陷。
[0004] 定直流电压斜率控制方法，可以采用电压-有功功率下降特性或采用电压-电流 下降特性两种方法，斜率一般按容量进行整定，但定直流电压斜率控制有两个问题，第一个 问题是由于定直流电压站采用了直流电压斜率控制，当实际功率偏离了下垂特性设计的额 定功率，会导致直流电压偏移额定电压，第二个问题是设计多个定直流电压站之间功率分 配时，现有技术中通常忽略掉线路电阻，导致多个定直流电压控制站之间的功率分配偏离 设计的分配比例。
[0005] 因此，针对现有技术不足，提供一种多端柔性直流输电设备中多个定直流电压站 的功率分配方法以克服现有技术不足甚为必要。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种多端柔性直流输电 设备，既能将多端柔性直流输电设备的运行电压稳定到额定电压上，又能使多个定直流电 压站的功率按照设定的比例分配，且不受线路电阻的影响。
[0007] 本实用新型的上述目的通过如下技术手段实现。
[0008] 提供一种多端柔性直流输电设备，含有三个以上柔性直流换流站或由三个以上柔 性直流换流站构成的柔性直流输电系统，其中至少两个换流站为采用直流电压斜率控制的 定直流电压站，其余换流站为采用定有功功率控制的定功率换流站。
[0009] 上述多端柔性直流输电设备设置有n个定直流电压站、m个定功率换流站和一个 功率分配器，其中，n为大于等于2的自然数，m为大于等于1的自然数；
[0010]n个定直流电压站分别为第1定直流电压站、第2定直流电压站、……第i定直流 电压站、......和第n定直流电压站，1 <i<n;
[0011] m个定功率换流站分别为1定功率换流站、第2定功率换流站、……第y定功率换 流站、……和第m定功率换流站，1 <i<m;
[0012] 所述功率分配器设置有功率反馈计算器和n个与定直流电压站一一对应连接 的直流电压控制器，n个直流电压控制器分别为第1直流电压控制器、第2直流电压控制 器、……第i直流电压控制器、……和第n直流电压控制器；
[0013] 所述功率反馈计算器设置有n个滤波器和一个加法器，n个滤波器分别与n个定直 流电压站一一对应连接，n个滤波器分别为第1滤波器、第2滤波器、……第i滤波器、…… 和第n滤波器；
[0014] 第i定直流电压站的有功功率反馈值Pfi输入端与第i滤波器的输入端连接，第i 滤波器输出第i定直流电压站有功功率反馈值？{_，第i滤波器的输出端与加法器的输入 端连接，加法器求和计算获得定直流电压站的总有功功率P，加法器的输出端分别与每个直 流电压控制器的输入端连接；
[0015] 每个直流电压控制器分别设置有分配器、第一比较器、比例积分器、第二比较器和 直流电压斜率控制器；
[0016] 第i直流电压控制器设置有分配器i、第一比较器i、比例积分器i、第二比较器i 和直流电压斜率控制器i;
[0017] 第i直流电压控制器的分配器i的分配系数设置为ki，n个直流电压控制器的分 配器的分配系数满足式（2):
[0018]
【主权项】
1. 一种多端柔性直流输电设备，其特征在于：含有三个以上柔性直流换流站或由三个 以上柔性直流换流站构成的柔性直流输电系统，其中至少两个换流站为采用直流电压斜率 控制的定直流电压站，其余换流站为采用定有功功率控制的定功率换流站。
2. 根据权利要求1所述的多端柔性直流输电设备，其特征在于： 所述多端柔性直流输电设备设置有n个定直流电压站、m个定功率换流站和一个功率 分配器，其中，n为大于等于2的自然数，m为大于等于1的自然数； n个定直流电压站分别为第1定直流电压站、第2定直流电压站、……第i定直流电压 站、......和第n定直流电压站，1彡i彡n ; m个定功率换流站分别为1定功率换流站、第2定功率换流站、……第y定功率换流 站、……和第m定功率换流站，1彡i彡m ; 所述功率分配器设置有功率反馈计算器和n个与定直流电压站一一对应连接的直流 电压控制器，n个直流电压控制器分别为第1直流电压控制器、第2直流电压控制器、…… 第i直流电压控制器、……和第n直流电压控制器； 所述功率反馈计算器设置有n个滤波器和一个加法器，n个滤波器分别与n个定直流 电压站一一对应连接，n个滤波器分别为第1滤波器、第2滤波器、……第i滤波器、…… 和第n滤波器； 第i定直流电压站的有功功率反馈值Pfi输入端与第i滤波器的输入端连接，第i滤波 器输出第i定直流电压站有功功率反馈值？{_，第i滤波器的输出端与加法器的输入端连 接，加法器求和计算获得定直流电压站的总有功功率P，加法器的输出端分别与每个直流电 压控制器的输入端连接； 每个直流电压控制器分别设置有分配器、第一比较器、比例积分器、第二比较器和直流 电压斜率控制器； 第i直流电压控制器设置有分配器i、第一比较器i、比例积分器i、第二比较器i和直 流电压斜率控制器i ; 第i直流电压控制器的分配器i的分配系数设置为kp n个直流电压控制器的分配器 的分配系数满足式（2):
加法器的输出端输出总有功功率P，加法器的输出端与分配器i的输入端连接，分配器 i的输出端、第i定直流电压站的有功功率反馈值？《^输出端分别输入至第一比较器i，第 一比较器i的输出端与比例积分器i的输入端连接，比例积分器i的输出端、分配器i的输 出端分别与直流电压斜率控制器i的输入端连接； 每个定直流电压站分别设置有直流电压斜率控制单元、外环电压控制器、内环电流控 制器和反PARK变换器及换流阀； 第i定直流电压站设置有直流电压斜率控制单元i、外环电压控制器i、内环电流控制 器i和反PARK变换器i及换流阀i ; 直流电压斜率控制单元i设置有电流低通滤波器i、电流转换器i、电流比较器i、斜率 控制器i、电压微调比较器i和电压比较器i ; 换流阀i输出的电流Idc;i连接输入至电流低通滤波器i的输入端，有功功率指令值P Mfi 输出端和直流电压斜率控制器i的输出端分别输入至电流转换器i，电流转换器i的输出 端、电流低通滤波器i的输出端分别与电流比较器i的输入端连接，电流比较器i的输出端 与斜率控制器i的输出端连接，斜率控制器i的输出端、直流电压斜率控制器i的输出端分 别与电压微调比较器i的输入端连接，电压微调比较器i的输出端、换流阀i输出的电压 U dc;i分别与电压比较器i的输入端连接，电压比较器i的输出端与外环电压控制器i的输入 端连接，外环电压控制器i的输出端与内环电流控制器i的输入端连接，内环电流控制器i 的输出端与反PARK变换器i的输入端连接，反PARK变换器i的输出端与换流阀i连接。
3. 根据权利要求2所述的多端柔性直流输电设备，其特征在于： 第y定功率换流站的功率为Py，m个定功率换流站的功率满足式（3):
4. 根据权利要求3所述的多端柔性直流输电设备，其特征在于：所述多端柔性直流输 电设备设置有2个定直流电压站和1个定功率换流站和功率分配器。
5. 根据权利要求4所述的多端柔性直流输电设备，其特征在于： 比例积分器1和比例积分器2按照式（4)的逻辑关系进行有功率指令值计算：
其中，kpl和k n为第1定直流电压站的比例积分器1的积分参数，kp2、ki2为第2定直流 电压站的比例积分器2的积分参数，PMfl、已@分别为第1定直流电压站、第2定直流电压 站的有功功率指令值，s代表积分#代表比例积分器1的比例控制，^代表比例积分 k 器1的积分控制,代表比例积分器2的比例控制代表比例积分器2的积分控制。 S
【专利摘要】一种多端柔性直流输电设备，其中至少两个换流站为采用直流电压斜率控制的定直流电压站，其余换流站为采用定有功功率控制的定功率换流站。多端柔性直流输电设备设置有n个定直流电压站、m个定功率换流站和一个功率分配器，功率分配器设置有功率反馈计算器和n个与定直流电压站一一对应连接的直流电压控制器。功率反馈计算器设置有n个滤波器和一个加法器。每个直流电压控制器分别设置有分配器、第一比较器、比例积分器、第二比较器和直流电压斜率控制器。每个定直流电压站分别设置有电压控制器、外环电压控制器、内环电流控制器和反PARK变换器及换流阀。本实用新型能将系统运行电压稳定到额定电压上。
【IPC分类】H02J3-36
【公开号】CN204333972
【申请号】CN201520011423
【发明人】欧开健, 郭海平, 郭琦, 林雪华, 岳伟, 翁海清, 张海涛, 王国强
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心, 荣信电力电子股份有限公司, 北京荣信慧科科技有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月8日