基于虚拟调速控制的大型新能源基地LCC孤岛直流送出方案

作     者：王凯伦 宋强 赵彪 刘文华 余占清 曾嵘 

作者机构：清华大学电机工程与应用电子技术系 

出 版 物：《电力系统自动化》 (Automation of Electric Power Systems)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2023YFB2405900) 

主　　题：孤岛风电场 电网换向换流器 构网控制 惯量 频率控制 稳定性 

摘      要：基于构网型新能源的电网换相换流器（LCC）高压直流输电是实现无常规电源支撑的大型新能源基地经济高效送出的一种可能方案。然而，构网型新能源和LCC的功能定位，以及系统的惯量和强度支撑能力是实现这一方案的关键问题。为此，提出了基于LCC高压直流输电虚拟调速控制的虚拟同步系统方案。利用LCC的触发角控制自由度实现送端孤岛的有功功率控制与交流电压幅值解耦，使风电机组变流器能够运行于基于P/f特性的虚拟同步发电机（VSG）模式。提出了基于负向功率流等价的虚拟同步系统构建方法，将风力机等价为VSG的负向功率虚拟负荷，LCC功能等价于负向功率虚拟原动机，设计了LCC虚拟调速控制，实现了送端孤岛的有功平衡和频率控制。从虚拟调速器反馈控制的角度，揭示了系统稳定运行对VSG虚拟惯量的要求和对系统关键参数的影响，并给出了设计方法。最后，利用时域仿真验证了所设计系统方案的稳定运行和暂态故障穿越能力。