本發(fā)明屬于電力電子及交流輸電領(lǐng)域，具體涉及統(tǒng)一潮流控制器系統(tǒng)及換流器無功控制方法。

背景技術(shù)：

隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，其運(yùn)行靈活性、可控性以及穩(wěn)定性成為越來越迫切需要解決的問題；太陽能、風(fēng)力發(fā)電等大規(guī)模的分布式能源接入電力系統(tǒng)，更加大了系統(tǒng)的潮流調(diào)節(jié)的復(fù)雜度。加之，我國長(zhǎng)距離輸電線路較多，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱，對(duì)提高現(xiàn)有線路的功率輸送能力，最大化電網(wǎng)傳輸能力；提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性、阻尼系統(tǒng)振蕩；優(yōu)化潮流，減少環(huán)流，降低網(wǎng)絡(luò)損耗等提出了更高的要求。

統(tǒng)一潮流控制器(upfc)是柔性交流輸電系統(tǒng)中最具代表性和最多樣化的裝置，通常由通過直流側(cè)連接的一臺(tái)靜止同步補(bǔ)償器和一臺(tái)或多臺(tái)靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器組成。能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電系統(tǒng)的電壓、阻抗、攻角的快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，擴(kuò)大系統(tǒng)的輸送能力，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

目前，某些特定的場(chǎng)合需要統(tǒng)一潮流控制器雙換流器對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)同時(shí)進(jìn)行無功支撐，但現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)統(tǒng)一潮流控制器的雙換流器同時(shí)提供無功支撐的控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制速度慢，且可靠性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供統(tǒng)一潮流控制器系統(tǒng)及換流器無功控制方法，用于解決現(xiàn)有統(tǒng)一潮流控制器系統(tǒng)換流器的無功控制可靠性低、速度慢的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種統(tǒng)一潮流控制器系統(tǒng)的換流器無功控制方法，其中至少一個(gè)換流器的無功控制包括以下步驟：

根據(jù)設(shè)定的有功功率參考值、無功功率參考值及網(wǎng)側(cè)三相電壓，得到有功電流參考值和無功電流參考值，作為內(nèi)環(huán)電流控制器的輸入值；所述有功電流參考值、無功電流參考值的計(jì)算式分別為，

式中，idref為有功電流參考值，iqref為無功電流參考值，pref為有功功率參考值，qref為無功功率參考值，ud為網(wǎng)側(cè)三相電壓經(jīng)帕克變換的d軸電壓，uq為網(wǎng)側(cè)三相電壓經(jīng)帕克變換的q軸電壓。

進(jìn)一步，所述無功功率參考值是根據(jù)需要對(duì)網(wǎng)側(cè)無功功率的實(shí)際值進(jìn)行分配計(jì)算得到的。

進(jìn)一步，所述網(wǎng)側(cè)無功功率的實(shí)際值是根據(jù)采集并聯(lián)變壓器側(cè)的網(wǎng)側(cè)三相電壓和三相電流計(jì)算得到的。

進(jìn)一步，將換流器的直流電壓實(shí)際值和直流電壓參考值作差，經(jīng)過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，得到所述有功功率參考值。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提出一種統(tǒng)一潮流控制器系統(tǒng)，包括第一換流器和第二換流器，其中至少一個(gè)換流器的無功控制包括以下步驟：根據(jù)設(shè)定的有功功率參考值、無功功率參考值及網(wǎng)側(cè)三相電壓，得到有功電流參考值和無功電流參考值，作為內(nèi)環(huán)電流控制器的輸入值；所述有功電流參考值、無功電流參考值的計(jì)算式分別為，

式中，idref為有功電流參考值，iqref為無功電流參考值，pref為有功功率參考值，qref為無功功率參考值，ud為網(wǎng)側(cè)三相電壓經(jīng)帕克變換的d軸電壓，uq為網(wǎng)側(cè)三相電壓經(jīng)帕克變換的q軸電壓。

進(jìn)一步，所述無功功率參考值是根據(jù)需要對(duì)網(wǎng)側(cè)無功功率的實(shí)際值進(jìn)行分配計(jì)算得到的。

進(jìn)一步，所述網(wǎng)側(cè)無功功率的實(shí)際值是根據(jù)采集并聯(lián)變壓器側(cè)的網(wǎng)側(cè)三相電壓和三相電流計(jì)算得到的。

進(jìn)一步，將換流器的直流電壓實(shí)際值和直流電壓參考值作差，經(jīng)過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，得到所述有功功率參考值。

本發(fā)明的有益效果是：根據(jù)設(shè)定的有功功率參考值、無功功率參考值及網(wǎng)側(cè)三相電壓，得到有功電流參考值和無功電流參考值，作為內(nèi)環(huán)電流控制器的輸入值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電網(wǎng)絡(luò)的無功支撐。本發(fā)明的換流器的無功控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無功控制平穩(wěn)快速，且可靠性高。

附圖說明

圖1是mmc-upfc系統(tǒng)的雙換流器無功控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的雙換流器無功控制邏輯圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明的統(tǒng)一潮流控制器系統(tǒng)的換流器無功控制方法的實(shí)施例：

如圖1所示的統(tǒng)一潮流控制器系統(tǒng)，包括串聯(lián)接入輸電線路的串聯(lián)變壓器，并聯(lián)接入交流系統(tǒng)的并聯(lián)變壓器，第一軟啟動(dòng)支路1，第二軟啟動(dòng)支路2，換流器模塊3，第一支路和第二支路，其中，并聯(lián)變壓器通過第一軟啟動(dòng)支路1連接換流器模塊3的第一端口、通過第二軟啟動(dòng)支路2連接換流器模塊3的第二端口，第一端口通過第一支路連接串聯(lián)變壓器，第二端口通過第二支路連接串聯(lián)變壓器，第一支路上設(shè)有通斷開關(guān)qs10，第二支路上設(shè)有通斷開關(guān)qs7。

第一軟啟動(dòng)支路1上串設(shè)有依次連接的通斷開關(guān)qs1、電阻r1和通斷開關(guān)qs5，電阻r1并聯(lián)有通斷開關(guān)qs3。第二軟啟動(dòng)支路2上串設(shè)有依次連接的通斷開關(guān)qs2、電阻r2和qs6，電阻r2并聯(lián)有通斷開關(guān)qs4。換流器模塊3包括第一換流器和第二換流器，第一換流器和第二換流器的直流側(cè)通過通斷開關(guān)qs8和qs9相連，第一換流器的交流側(cè)為第一端口，第二換流器的交流側(cè)為第二端口。

針對(duì)上述統(tǒng)一潮流控制器系統(tǒng)，控制通斷開關(guān)qs1、qs2、qs3、qs4、qs5、qs6閉合，控制通斷開關(guān)qs7、qs8、qs9、qs10打開，上述統(tǒng)一潮流控制器系統(tǒng)運(yùn)行在雙statcom模式，則統(tǒng)一潮流控制器系統(tǒng)的換流器無功控制方法，包括以下步驟：

通過并聯(lián)變壓器網(wǎng)側(cè)三相電壓和電流瞬時(shí)值計(jì)算得到網(wǎng)側(cè)無功功率的實(shí)際值，無功功率的實(shí)際值的計(jì)算公式為：

式中，q_mean為網(wǎng)側(cè)無功功率的實(shí)際值，ia、ib、ic為網(wǎng)側(cè)三相電流，vbc、vac、vab為網(wǎng)側(cè)三相電壓。

經(jīng)過雙換流器無功協(xié)調(diào)控制單元，分別得到第一換流器的無功功率參考值q_ref1，和第二換流器的無功功率參考值q_ref2，而參考值q_ref1與q_ref2的和為想要達(dá)到的網(wǎng)側(cè)無功功率的實(shí)際值q_mean。

將第一換流器的直流電壓實(shí)際值udc1和第一換流器的直流電壓參考值udc_ref1作差，經(jīng)過pi調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，得到第一換流器有功功率參考值p_ref1；將第二換流器的直流電壓實(shí)際值udc2和第二換流器的直流電壓參考值udc_ref2作差，經(jīng)過pi調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，得到第二換流器有功功率參考值p_ref2。

根據(jù)第一換流器有功功率參考值p_ref1和第一換流器無功功率參考值q_ref1，得到第一換流器有功電流參考值idref1和第一換流器無功電流參考值iqref1，計(jì)算式如下：

式中，idref1為第一換流器有功電流參考值，iqref1為第一換流器無功電流參考值，pref1為第一換流器有功功率參考值，qref1為第一換流器無功功率參考值，ud為并聯(lián)變壓器的網(wǎng)側(cè)三相電壓的d軸電壓，uq為并聯(lián)變壓器的網(wǎng)側(cè)三相電壓的q軸電壓。

根據(jù)第二換流器有功功率參考值p_ref2和第二換流器無功功率參考值q_ref2，得到第二換流器有功電流參考值idref2和第二換流器無功電流參考值iqref2，計(jì)算式如下：

式中，idref2為第二換流器有功電流參考值，iqref2為第二換流器無功電流參考值，pref2為第二換流器有功功率參考值，qref2為第二換流器無功功率參考值，ud為并聯(lián)變壓器的網(wǎng)側(cè)三相電壓的d軸電壓，uq為并聯(lián)變壓器的網(wǎng)側(cè)三相電壓的q軸電壓。

上述第一換流器有功電流參考值idref1、第一換流器無功電流參考值iqref1，及第二換流器有功電流參考值idref2、第二換流器無功電流參考值iqref2，經(jīng)過各自換流器的內(nèi)環(huán)電流控制器，并經(jīng)過坐標(biāo)變換，得到第一換流器和第二換流器的參考電壓，如圖2所示。

本發(fā)明根據(jù)雙換流器無功協(xié)調(diào)控制單元，得到兩個(gè)換流器的無功功率參考值，結(jié)合設(shè)定的有功功率參考值，生成兩個(gè)換流器的輸出參考電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)upfc系統(tǒng)雙換流器的無功調(diào)節(jié)，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無功控制平穩(wěn)快速、可靠性高。