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摘要：通过直流输电互联网络形成的跨区域多能源发电互补，可以解决大规模弃风、弃光和功率输出及分布不均的问题，提高可再生能源的利用率。本文就新能源多端直流互联电网的功率协调运行进行了分析和探讨。
关键词：新能源；多端直流；互联电网；功率协调运行
一、LCC与多端直流电网互联系统架构
图1为LCC与多端直流电网互联系统的网架结构，该系统由“海上风电场”、“光伏基地”、“直流环网”及“LCC-HVDC输电系统”4部分构成。图中海上直流系统模拟PMSG直驱式风电场，通过MMC3汇集沿海地区的风能，光伏基地经过DC/DC1升压至±200kV输送至直流电网。另一侧LCC-HVDC系统将7200MW新能源输送至直流电网和交流电网3。该拓扑结构：①包含多个直流电压等级；②集成了光伏、风电等新能源，采用了LCC，MMC等多种直流输电方式；③实现了不同区域电场和负荷的互联，运行方式丰富、控制手段灵活；④直流环网具有一定的冗余度，当任一线路因故障使系统损失了部分功率时，直流系统的运行不会受到严重影响。
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图1LCC与多端直流电网互联系统架构
二、互联系统的控制策略
1、海上风电系统控制
海上风电系统采用永磁直驱式风机，其中机侧换流器采用最大功率跟踪控制风机的转矩和桨距角，网侧换流器采用定直流电压外环控制，通过快速控制网侧并网电流的d轴分量，实现直流链节电压稳定。
机侧变流器经过Park变换，得到在d，q旋转坐标轴下的永磁同步发电机数学模型为
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（1）
式中：isd，isq分别为发电机d，q轴电流；Lsd，Lsq分别为发电机d，q轴电感；Ra为定子电阻；ωe为电角频率；λ0为永磁体磁链；usd，usq分别为发电机输出电压d，q轴分量。
永磁同步发电机的电磁转矩为
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（2）
根据最大功率追踪原理及式（1），（2），可得基于最佳电磁转矩给定的最大功率追踪控制框图，如图2所示。
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图2机侧变流器控制结构
网侧变换器采用电网电压定向的矢量控制。在同步旋转坐标系下，网侧换流器数学模型为
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（3）
式中：igd，igq分别为网侧并网电流d，q轴分量；ed，eq分别为并网点电压d，q轴分量；ugd，ugq分别为网侧换流器输入电压d，q轴分量；L和R分别为并网点与网侧换流器之间的滤波电感以及交流线路电阻。
网侧变流器控制框图如图3所示。
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图3网侧变流器控制结构
由式（3）和图3可知，实现海上风电场控制策略须要交流侧电压频率和幅值稳定，满足矢量旋转坐标系下dq解耦。因此，连接风电场的MMC3必须采用定交流电压控制。根据MMC的控制原理，其直流侧电压需要由多端口DC/DC2控制，实现交直流功率平衡。
2、光伏发电系统控制
光伏发电系统控制结构如图4所示。
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图4光伏发电系统控制结构
图4中光伏发电系统的控制结构分为功率电
路和控制电路两部分，其中控制电路包括底层的采样和PWM调制，经过光耦隔离后信号输送至驱动电路，生成触发信号控制Boost变换器将光伏升压，光电经过DC/DC1传送至直流电网中。为了保证系统功率平衡，其输出功率采用基于定功率的直流电流控制，控制框图如图5所示。
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图5基于电压补偿的定功率控制
由图5可知：当直流电压低于上限幅值时，Pref输出为0，不影响直流电压继续跟随参考值上升；当直流电压高于上限幅值时，Pref输出直流电压偏差所对应的功率补偿，通过外环功率控制降低输出功率，以此减小DC/DC2与DC/DC1传输线路直流电压偏差引起的功率波动。
结束语
本文在对直流网络设备进行控制分析的基础上，建立了LCC和多终端直流互联系统。分析了互联系统在启动过程中的充电过程和解锁策略，提出了系统的启动控制方法和电源协调运行控制策略。仿真结果表明，在满足功率交换的基础上，互联系统各部分均能稳定运行，在峰值直流电流不超过1.5p的情况下，系统能实现稳定的互联。u在直流/直流互连期间。
参考文献
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