一种DR串联MMC海风直流系统的子模块配置方法及控制方法与流程

本发明涉及mmc海风直流系统的配置，尤其涉及一种dr串联mmc海风直流系统的子模块配置方法及控制方法。

背景技术：

1、传统中远海上风电送出方案采用基于mmc的直流送出方案，但是mmc建设成本比较高。为了降低建设成本，基于二极管换流阀的直流送出方案应运而生。二极管换流阀单向电流导通，符合海上风电功率从海上到陆上单向传输的特点。但是二极管换流阀无法建立海上交流电压，采用二极管串联mmc可以利用串联的mmc建立交流电压，而且串联的mmc电压等级容量都比较小，能够降低建设成本。

2、但是二极管换流阀交直流存在严重的耦合，即二极管换流阀的直流电压与直流电流以及交流侧电压均有关系。交流电压不变且系统直流电流发生变化时，二极管换流阀直流电压发生变化。而二极管串联mmc总直流电压保持不变，串联mmc直流电压被动变化。如果不进行优化控制，mmc直流电压较低时，无法建立额定交流电压，进而导致风电场停机，系统崩溃。尽管可以调整交流电压以保证mmc直流电压保持不变，但是调整交流电压的方法在直流电流额定值比较大或者二极管换流阀对应变压器漏抗比较大的条件下会导致交流电压波动范围比较大，而交流电压过高或者过低都会导致海上风电场高或者低电压穿越，进而导致风机脱网。

3、因此可以通过配置一定的全桥子模块，使得海上mmc可以控制直流电压，保证海上pcc点交流电压不变的情况下，系统可以稳定运行。但是现有的技术在配置全桥子模块在整个子模块中比例时，往往依赖于经验值或粗略的估算来确定全桥子模块的配置比例，从而不能准确得到对应的配置比例。而在mmc系统设计中，成本和性能之间往往存在权衡关系。过多的全桥子模块配置会增加系统成本，而过少的配置则可能影响系统性能，则传统的配置方法由于无法精确地得到合理的全桥子模块配置比例，则不能实现成本与性能的平衡，导致系统在实际运行中性能不佳，甚至无法满足预期要求。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种dr串联mmc海风直流系统的子模块配置方法及控制方法，可以自动计算出合理的全桥子模块配置比例，从而在保持系统性能的同时，降低不必要的成本，实现成本与性能的平衡，最大化系统的故障穿越能力，从而提高系统的可靠性和稳定，能有效解决现有技术中由于不能实现成本与性能的平衡，导致系统在实际运行中性能不佳的问题。

2、本发明一实施例提供了一种dr串联mmc海风直流系统的子模块配置方法，包括：

3、获取mmc海风直流系统的预设额定电压以及mmc海风直流系统的预设额定直流功率，并根据所述预设额定电压以及预设额定直流功率计算得到mmc海风直流系统的额定直流电流；

4、根据二极管换流阀的预设阀侧电压、二极管换流阀的预设漏抗标幺值、mmc海风直流系统的预设额定直流功率以及mmc海风直流系统的预设额定电压，计算得到二极管换流阀的实际漏抗值；

5、根据所述额定直流电流以及所述二极管换流阀的实际漏抗值，计算得到二极管换流阀直流电压的变化量；其中，所述变化量用于表征所述二极管换流阀直流电压的最大值与最小值之间的差值；

6、根据所述变化量、mmc海风直流系统的预设额定电压以及二极管换流阀的额定直流电压，生成海上mmc全半桥子模块的配置比例。

7、优选地，根据如下公式计算得到额定直流电流：

8、

9、其中，udc为mmc海风直流系统的预设额定电压，pdc为mmc海风直流系统的预设额定直流功率，id为额定直流电流。

10、优选地，根据如下公式计算得到二极管换流阀的实际漏抗值：

11、

12、其中，xc为二极管换流阀的实际漏抗值，xc为二极管换流阀的预设漏抗标幺值，udr为二极管换流阀的预设阀侧电压，udc为mmc海风直流系统的预设额定电压，pdc为二极管换流阀的额定传输功率，udr为二极管换流阀的额定直流电压。

13、优选地，根据如下公式计算得到二极管换流阀直流电压的变化量：

14、

15、其中，uchg为二极管换流阀直流电压的变化量，xc为二极管换流阀的实际漏抗值，id为额定直流电流。

16、优选地，根据如下公式计算得到海上mmc全半桥子模块的配置比例：

17、

18、其中，k为海上mmc全半桥子模块的配置比例，uchg为二极管换流阀直流电压的变化量，udc为mmc海风直流系统的预设额定电压，udr为二极管换流阀的额定直流电压。

19、在上述的方法实施例的基础上，本发明对应提供了控制方法项的实施例。

20、本发明一实施例提供了一种dr串联mmc海风直流系统的控制方法，适用于dr串联mmc海风直流系统，所述dr串联mmc海风直流系统的子模块的配置比例通过执行所述的一种dr串联mmc海风直流系统的子模块配置方法后生成；

21、所述dr串联mmc海风直流系统的控制方法，包括：

22、基于第一pi控制器，根据mmc海风直流系统的预设额定电压、二极管换流阀的预设阀侧电压以及mmc当前的实测直流电流，计算得出直流电压参考值；

23、基于第二pi控制器，采集每个子模块的电容电压，并计算得到子模块的电容电压平均值；

24、根据第一pi控制器和第二pi控制器的输出结果，以及额定的前馈值，控制dr串联mmc海风直流系统的直流电压以及子模块电容电压的平均值。

25、优选地，所述根据第一pi控制器以及第二pi控制器的输出结果，以及额定的前馈值，控制dr串联mmc海风直流系统的直流电压以及子模块电容电压的平均值，包括：

26、根据两个pi控制器的输出结果以及额定的前馈值，生成得到海上mmc的直流调制比；

27、根据所述直流调制比控制dr串联mmc海风直流系统的直流电压；

28、根据第一pi控制器的输出结果，控制子模块电容电压的平均值。

29、优选地，根据如下公式计算得到直流电压参考值：

30、

31、其中，udcm_ref表示直流电压参考值，udc为mmc海风直流系统的预设额定电压，udr为二极管换流阀的预设阀侧电压，xc为二极管换流阀的实际漏抗值，idc为mmc当前的实测直流电流。

32、通过实施本发明具有如下有益效果：

33、本发明实施例提供了一种dr串联mmc海风直流系统的子模块配置方法及控制方法，本发明的子模块配置方法可以先计算得到mmc海风直流系统的额定直流电流以及二极管换流阀的实际漏抗值，然后基于所述额定直流电流以及所述二极管换流阀的实际漏抗值，计算得到二极管换流阀直流电压的变化量，从而可以根据所述变化量、mmc海风直流系统的预设额定电压以及二极管换流阀的额定直流电压，计算得到海上mmc全半桥子模块的配置比例。则本发明可以通过基于系统参数(如额定电压、额定直流功率、预设阀侧电压、预设漏抗标幺值等)的精确计算，得到更精确合理的全桥子模块配置比例。与现有技术相比，本发明无需大量的人工干预和主观判断，通过自动生成海上mmc全半桥子模块的配置比例，减少了人工干预和主观判断的影响，不仅提高了系统设计的自动化程度，而且能够精确地得到合理的全桥子模块配置比例，则计算得到的结果可以用于实际工程前期设计中配置全桥子模块的参考值，即实际配置比例不应该低于这个值，否则系统有过压风险，而且求得的比例是对系统进行优化控制以及系统安全稳定运行实现必需的硬件条件。则本发明通过综合考虑系统的额定电压、额定直流功率以及二极管换流阀的实际漏抗值等因素，可以自动计算出合理的全桥子模块配置比例，从而在保持系统性能的同时，降低不必要的成本，实现成本与性能的平衡，可以确保在保持成本和效率平衡的同时，最大化系统的故障穿越能力，从而提高系统的可靠性和稳定，以使系统可以满足预期要求。