提升柔性直流系统惯量主动支撑能力的自同步解耦控制策略.pdfVIP

第44卷第8期电力自动化设备Vol.44No.8

2024年8月ElectricPowerAutomationEquipmentAug.2024

提升柔性直流系统惯量主动支撑能力的

自同步解耦控制策略

江守其，李卓易，李国庆，辛业春，王丽馨

（现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学），吉林吉林132012）

摘要：针对电力电子化电力系统低惯量特性引起的频率稳定问题，从挖掘电网输电环节调控潜力的视角出

发，提出了提升柔性直流系统惯量主动支撑能力的自同步解耦控制策略。定量分析了利用柔性直流系统能

量裕度提升系统惯量水平的可行性，提出了计及子模块电容和电感元件能量裕度的换流站自同步控制策略，

在实现无锁相环自同步的同时主动支撑受端系统惯量；在此基础上，为了解决现有控制中直流电压安全约束

限制电容能量利用的问题，提出了柔性直流系统直流电压与子模块电容电压解耦控制策略及参数设计方法，

通过自适应调节子模块投入数量与电容电压参考值，实现柔性直流系统内储能元件能量裕度的充分利用，并

设计了其恢复策略及启动判据，有效提升了受端系统惯量水平和频率稳定性。定量评估了柔性直流系统的

惯量支撑能力，并通过实时数字仿真验证了所提控制策略的有效性。

关键词：柔性直流系统；有效转动惯量；电压源型控制；自适应解耦控制；最大惯量支撑

中图分类号：TM721.1文献标志码：ADOI：10.16081/j.epae.202404017

0引言和频率变化率，灵活调整受端换流站的直流电压指

令值，利用换流站电容的能量实现惯量支撑。文献

基于模块化多电平换流器的柔性直流（modu‐

［11‐12］提出了风电、储能与柔性直流系统共同支撑

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系统惯量的协调控制策略，虽然弥补了惯性缺失的

current，MMC-HVDC）技术具有控制速度快、运行方

问题，但仍存在风电的不确定性和储能的经济性等

式灵活、供电可靠性高等特点，已经成为新能源集中

问题。文献［13］利用直流输电线路电压传递频率信

送出、异步电网互联、弱电网以及孤岛供电等方面的

［1‐2］息，通过改变互联系统中送端换流站的有功功率参

重要技术手段。然而，采用传统矢量控制策略的

考值，实现模拟惯量和阻尼所需的功率变化。

MMC-HVDC会使送端和受端系统频率解耦，在有功

构网型控制是解决换流站惯性缺失的另一种有

扰动下难以为系统提供惯量支撑，不利于系统的频

效途径，即采用与同步机类似的功率同步策略，无需

率稳定。源网荷侧的电力电子化趋势使电力系统低

［3‐4］锁相环便可实现同步，并以储能元件或预留备用容

惯量特征越来越明显，频率稳定问题日益突出。

［14］

量，为系统提供虚拟惯性和阻尼。文献［15‐16］提

因此，有必要探索换流站的新型控制策略，