一种二极管整流送出系统及其构网型控制方法与启动方法与流程

本发明涉及基于二极管整流单元的高压直流输电的，尤其是指一种二极管整流送出系统及其构网型控制方法与启动方法。

背景技术：

1、随着电力电子装备在电力系统中广泛应用及基于电压源型变换器高压直流输电技术的快速发展，为了降低海上风电集成的相关成本，基于二极管整流单元的高压直流输电技术成为目前海上风电输电技术的研究热点。

2、基于二极管整流单元的高压直流输电相比其它直流输电形式比较，具有更小的变流器体积、更低的资本投资和更小的传输损耗，同时还具有高可靠性、模块化设计、降低运行和维护成本等优点。由于二极管整流单元实际是一种无源设备，不具备可控性，因此风电场交流系统必须由新能源发电系统进行调节和控制，而传统的跟网型变流器控制技术依赖于采集电网电压进行控制，不具备自身调节电压的能力，故需要采用构网型控制通过给定电压的幅值、相位及频率实现可靠并网。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种安全可靠的二极管整流送出系统的构网型控制方法，与传统构网型变流器控制方式(功率环采用有功功率-频率、无功功率-电压下垂特性曲线等特征为控制目标，即为下垂控制)不同，采用有功功率-电压、无功功率-频率的下垂控制可快速建立系统电压，维持系统稳定运行。

2、本发明的第二目的在于提供一种二极管整流送出系统。

3、本发明的第三目的在于提供一种二极管整流送出系统的启动方法。

4、本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种二极管整流送出系统的构网型控制方法，针对于二极管整流送出系统的电压源型变换器，包括：

5、有功功率控制环节，用于得出电压源型变换器输出电压ufx的d轴参考值ufdref，其中x＝a,b,c，代表三个相线；

6、无功功率控制环节，用于得出电压源型变换器的角频率参考值ωref；

7、频率控制环节，用于得出电压源型变换器输出电压ufx的q轴参考值ufqref；

8、电压控制环节，用于得出电压源型变换器输出电流iwx的d、q轴参考值iwdref、iwqref；

9、电流控制环节，用于得出电压源型变换器出口电压ucx的d、q轴分量ucd、ucq；

10、锁相环控制环节，用于得出电压源型变换器输出电压的实际角频率ω和相位θ。

11、进一步，所述有功功率控制环节的控制逻辑如下：

12、ufdref＝(pref-pwt)kpp+kpi∫(pref-pwt)dt+u0

13、式中：pref为电压源型变换器有功功率参考值；pwt为电压源型变换器有功功率实际值；kpp、kpi分别为有功功率控制环节比例调节系数和积分调节系数；u0为电压源型变换器输出电压基准值；t为时间。

14、进一步，所述无功功率控制环节的控制逻辑如下：

15、ωref＝(qwt-q0)kq+ω0

16、式中：qwt为电压源型变换器无功功率实际值；q0为电压源型变换器无功功率参考值；kq为无功功率控制环节比例系数；ω0为电网工频角频率。

17、进一步，所述频率控制环节的控制逻辑如下：

18、ufqref＝(ωref-ω)kf

19、式中：ω为电压源型变换器角频率实际值；kf为频率下垂系数。

20、进一步，所述电压控制环节的控制逻辑如下：

21、

22、式中：ufd、ufq分别为电压源型变换器输出电压ufx的d、q轴分量；isd、isq分别为升压变压器低压侧电流isx的d、q轴分量；c为lc型滤波器的电容值；kvp、kvi分别为电压控制环节比例调节系数和积分调节系数；t为时间。

23、进一步，所述电流控制环节的控制逻辑如下：

24、

25、式中：iwd、iwq分别为升压变压器输出电流iwx实际值的d、q轴分量；l为lc型滤波器的电感值；kip、kii分别为电流控制环节比例调节系数和积分调节系数；t为时间。

26、进一步，所述锁相环控制环节的控制逻辑如下：

27、

28、式中：klp、kli分别为锁相环控制环节比例调节系数和积分调节系数；ufq为电压源型变换器输出电压ufx的q轴分量；t为时间；ω0为电网工频角频率。

29、本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种二极管整流送出系统，包括依次相连的新能源发电系统、输电系统和二极管整流系统，其中：

30、所述新能源发电系统包括依次相连的发电单元、直流侧电容cdc、电压源型变换器及其控制器、lc型滤波器和升压变压器；所述发电单元用于将其它形式的能量转换为电能；所述直流侧电容cdc作为能量传输的中间单元，为电压源型变换器提供稳定直流侧电压；所述控制器为新能源发电系统的核心控制组件，采集电压电流信号，并产生触发脉冲驱动电压源型变换器的并网逆变器igbt开断；所述电压源型变换器接收控制器的触发脉冲，并基于上述的构网型控制方法，控制并网逆变器igbt的开断将发电单元产生的直流电转换为交流电并输出功率；所述lc型滤波器用于滤除电压源型变换器输出电压和电流的高次谐波分量，使电压源型变换器输出的电压、电流更接近正弦波，提高电压源型变换器的电能质量；所述升压变压器用于将一个电压等级转化为另一电压等级；

31、所述输电系统包括相连的电缆和交流母线，用于能量长距离传输；

32、所述二极管整流系统包括两个变压器及其相应的两套二极管整流桥，所述二极管整流桥用于将交流电转换成直流电并送出至电网。

33、进一步，所述发电单元为风电机组或光伏组件。

34、本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种二极管整流送出系统的启动方法，包括：

35、待机状态：新能源发电系统上电后进行自检工作，完成自检后，无故障状态下进入待机状态并向主控系统反馈当前状态，由主控系统判断是否进入启动状态；

36、启动状态：主控系统向新能源发电系统发出启动指令，然后新能源发电系统开始进行直流母线电压控制，判断直流母线电压是否达到设定值udcref且超过预设时间，若满足条件则新能源发电系统进入并网状态，否则依旧维持启动状态；

37、并网状态：主控系统向新能源发电系统发出同步指令、有功功率设定值和无功功率设定值，新能源发电系统正常启动过程收到同步指令后，执行其网侧断路器合闸，完成合闸后向主控系统反馈完成合闸指令，电压源型变换器执行上述的构网型控制方法，并执行调制启动运行于执行主控系统的转矩设定值和无功设定值；新能源发电系统建压启动过程收到同步指令后，执行调制建压，随后判断是否满足并网电压达到设定值以及上网功率超过0kw且超过预设时间，若满足则新能源发电系统进入ac source状态，否则继续等待。

38、本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

39、本发明采用电压控制环节-电流控制环节形成双闭环控制，具有快速响应性和较高的稳定性；本发明的反馈回路具有较高的增益，不会造成稳定性与增益的矛盾，可有效输出电压具有较高的准确性；同时引入锁相环控制环节可实现发电单元内部分布式频率控制，从而整体实现二极管整流送出系统的频率调节。