一种直流输电系统正向斜率控制策略的实现方法

摘要

本发明涉及直流输电领域，具体涉及一种直流输电系统正向斜率控制策略的实现方法，所述方法采用的直流输电系统包括整流侧电源、依次串联的晶闸管阀、平波电抗器L_d、线路电阻R和线路电感L，线路对地电容C，比换相压降d_xr和d_xi；该方法包括下述步骤：A、确定直流输电系统的约束函数；B、建立正向斜率曲线伏安特性；C、计算电流偏差引起的电压波动；D、建立关断角与电流增量的关系；E、建立关断角增量与电流增量的线性函数关系；F、对约束函数进行归一化。本发明解决了两端电流调节器之间没有稳定的运行点，直流电流将在两个定值之间来回振荡的问题，使得直流输电系统可以稳定运行，避免功率波动对电网的冲击。

主权项

一种直流输电系统正向斜率控制策略的实现方法，所述方法采用的直流输电系统包括整流侧电源、依次串联的晶闸管阀、平波电抗器L_d、线路电阻R和线路电感L，线路对地电容C，比换相压降d_xr 和d_xi；其特征在于，所述方法包括下述步骤：A、确定直流输电系统的约束函数；B、建立正向斜率曲线伏安特性；C、计算电流偏差引起的电压波动；D、建立关断角与电流增量的关系；E、建立关断角增量与电流增量的线性函数关系；F、对约束函数进行归一化；所述步骤A中，直流输电系统的约束函数包括整流侧平波电抗器出口处伏安特性，用下述表达式表示：所述整流侧平波电抗器出口处伏安特性用逆变侧参数表示为：其中：U_d和I_d分别表示整流侧平波电抗器出口处电压和电流；α表示整流侧触发角；U_d0r表示整流侧理想空载电压；d_xr表示整流侧比换相压降；为直流输电系统关断角；U_d0i表示逆变侧理想空载直流电压；d_xi表示逆变侧比换相压降；U_d随I_d增大线性减小，线性变换的斜率由d_xr和d_xi决定；所述步骤B中，所述正向斜率控制用于连接逆变侧定电流控制和定关断角控制，与定关断角控制的交点为额定工作点，记作N(I_dN，U_dN)，与定电流控制的交点记作N₀(I_d0，U_d0)，N和N₀在同一直线上，则线上任意一点(I_d，U_d)表示为：其中：U_dN和I_dN分别表示定关断角控制的额定电压工作点和额定电流工作点；U_d0和I_d0分别表示定电流控制的额定电压工作点和额定电流工作点；U_d和U_d0之间，以及I_d和I_d0之间存在的比例关系为：其中：k和ξ均为小于1的比例系数；由表达式③和表达式组④得：简写为：其中：$K=\frac{1-\xi }{1-k}·\frac{U_{\mathrm{dN}}}{I_{\mathrm{dN}}};B=(1-\frac{1-\xi }{1-k})·U_{\mathrm{dN}};$所述步骤C中，当直流输电系统处于正向斜率控制时，若直流输电系统发生波动，电流增加ΔI_d，则整流侧平波电抗器出口处电压U′_d，此时的直流输电系统关断角记作：由⑥式得U′_d为将⑧式代入⑦式得：其中：$K=\frac{1-\xi }{1-k}·\frac{U_{\mathrm{dN}}}{I_{\mathrm{dN}}};$所述步骤D中，所述关断角与电流增量的关系用下述表达式表示：其中：表示直流输电系统发生波动时的关断角；所述步骤E中，在额定运行点附近将余弦函数进行泰勒展开，关断角增量与电流增量的线性函数关系表示为：R_m()称为拉格朗日余项；其中：$K=\frac{1-\xi }{1-k}·\frac{U_{\mathrm{dN}}}{I_{\mathrm{dN}}};$所述步骤F中，在直流输电控制系统中，采用额定直流电流I_d和逆变侧理想空载直流电压U_d0i的标幺值作为直流输电系统控制对象，将约束函数整理得电流变化标幺值与关断角偏差之间的函数关系：其中：Δ表示关断角增量；R表示线路电阻；表示额定关断角；电流增量引起的直流输电系统增加转化为关断角指令的增加，将正向斜率控制嵌套于定关断角控制之中。