柔性输电与直流输电技术(3)

对于柔性直流输电的控制策略，已有较多的相关文献进行了报道，总结起来主要分两类：一类是基于“电压幅值和相位控制”的间接电流控制策略;另一类是基于同步旋转坐标系下的直接电流控制策略。由于直接电流控制策略能够直接控制流过换流电抗器和变压器的电流，具有动态响应快、能实现限流等良好的控制性能，因此ABB公司的应用工程基本采用此种控制策略。基于同步旋转坐标系下的直接电流控制策略原理如图2.5所示。由图2.5可知，其基本结构主要由内环电流控制器、外环功率控制器、触发脉冲生成环节、以及锁相同步和同步坐标变换等环节(图中未标出)构成。对于外环功率控制器，其主要形式有：无功功率控制器、有功功率控制器、直流电压控制器、交流电压控制器等。上述这些控制器也构成了柔性直流输电系统的基本控制方式。然而对于柔性直流输电系统应用于不同的领域，如电网背靠背互联、大容量风电场接入、孤岛供电、多端柔性直流输电的并联运行、柔性直流输电与传统直流输电的混合运行、柔性直流输电与交流线路的混合并联运行等，其具体采用的控制方式也不尽相同。

图2.5 柔性直流输电系统的控制系统示意图

在柔性直流输电系统中，两站之间的有功功率控制应该协调一致，其中的一个VSC站采用直流电压控制模式，而另外一个站采用有功控制模式。恒定的直流电压控制可以使两个VSC站间的有功潮流自动保持平衡控制，两站之间不需要通讯。通常，受端站采用直流电压控制模式，而送端站采用有功控制，例如Gotland工程的控制方式就是这样。当然，也允许每个站从有功功率控制模式转变为直流电压控制模式，反之亦然。

两站之间无功功率的控制是完全独立的，所需无功功率可以由交流电压控制或直接无功功率控制来实现。由于换流器容量的限制，在同一个站实现独立有功功率和无功功率控制时，必须限制在一个特定的运行范围 — VSC的PQ特性。当使用柔性直流输电连接风力发电场时，通常连接风场的VSC站使用频率控制模式和电压控制模式。另外，当使用柔性直流输电向无源交流网络供电时，通常连接无源交流系统侧的VSC站也使用交流电压控制模式和频率控制模式。

与传统的直流输电相比，柔性直流输电还具有另外一个显著特点：在连接两个独立的交流系统的柔性直流输电系统中，一侧交流系统发生故障或扰动并不会影响到另一侧交流系统和换流器的工作。如图2.5所示，通过控制系统的设计，能够有效地抑制系统的过电流和过电压，而且能够在一侧交流系统发生单相故障或远处三相短路故障时，柔性直流输电系统仍能传输一定的有功功率。因此，在设计柔性直流输电的控制系统时，可以通过合理的控制策略来提高系统在故障情况下的不间断运行能力。