連接弱同步支撐系統的電壓源換流器優化矢量控制策略

羅晨曦, 徐 政, 陸韶琦

(浙江大學電氣工程學院, 浙江省杭州市 310027)

0 引言

根據所連接系統的不同,目前針對電壓源換流站的控制策略可分為兩類[1]:當連接有源交流系統時,換流器通常被控制成電流源,即所謂的矢量控制,以調整饋入電網的有功功率和無功功率;當連接系統無源時,例如海上風電場或一些偏遠區域,換流器被控制成電壓源,即電壓頻率控制模式。兩類控制策略的主要不同在于其同步機制和級聯控制框架中的外環結構。在矢量控制中,使用包含解耦的有功/無功外環的同步鎖相環(SRF-PLL)與有源電網同步[2]。在電壓頻率控制模式中,由于無源網絡中唯一的電源是換流器,所以換流站輸出頻率固定在額定值,并且控制器中包括電壓外環[3]。但對弱同步支撐電網,不同于主網,在特定環境下,其有源無源性甚至可以相互轉換,例如舟山的五端柔性直流輸電系統[4-5]:當陸上主網與島嶼之間的交流聯絡線發生故障時,島上孤立的電網成為無源網絡。因此一個完整有效的電壓源換流站控制策略不僅能夠在弱交流系統中提供足夠的阻尼,還必須應對有源到無源工作狀態的變化。考慮到電壓和頻率的穩定性,亟待提出一個無需切換的控制方案。

文獻[6]提出了功率同步控制(PSC)的概率,使換流器通過有功功率與交流系統保持同步。這種方法避免了在有源條件下的SRF-PLL,同時也適用于無源電網。文獻[7]將電流環加入功率同步控制中,有效地限制了短路電流,為換流站提供了慣性支撐。……