一种并联换流器系统的控制系统及控制方法

1.一种并联换流器系统的控制方法，所述并联换流器系统包含至少两个并联的电压源型换流器，上述电压源型换流器并联在相同或相连交流母线上，其特征在于，所述并联换流器系统至少包括两个运行在孤岛控制模式的所述电压源型换流器，所述控制方法包括如下步骤：1）根据频率参考值 F ref 计算决定d轴和q轴角度的系统电压相位参考值 θ ref ；2）采集交流母线上的母线电压；3）处理采集到的母线电压以得到有功电流参考值 I dref 和无功电流参考值 I qref ，所述的有功电流参考值 I dref 和无功电流参考值 I qref 由母线电压有效值参考值和系统电压相位参考值 θ ref 决定；4）将有功电流参考值 I dref 、无功电流参考值 I qref 和系统电压相位参考值 θ ref 作为换流器控制信号输出至每个孤岛控制模式的换流器；系统电压相位参考值 θ ref 由各孤岛控制模式的换流器的公共的上层交流电压控制器产生，以保证各孤岛控制模式的所述电压源型换流器的同步；5）对于任一孤岛控制模式的所述电压源型换流器，根据接收到的控制信号，控制该换流器的有功电流跟随有功电流参考值 I dref 且无功电流跟随无功电流参考值 I qref ；所述孤岛控制模式的所述电压源型换流器以控制交流母线电压的幅值和频率稳定为控制目标；孤岛控制模式的所述电压源型换流器中任一换流器在需要对换流器的有功功率进行限制时，将有功电流参考值 I dref 大小限制为小于等于有功电流限制值 I dlim ；孤岛控制模式的所述电压源型换流器中任一换流器在需要对换流器的无功功率进行限制时，将无功电流参考值 I qref 大小限制为小于等于无功电流限制值 I qlim ；所述有功电流限制值 I dlim 由如下两种方案之一产生：i）所述有功电流限制值 I dlim 为预设置值，取值范围为 0 至换流器的最大有功电流；ii）所述有功电流限制值 I dlim 为通过该换流器有功功率限值与实际有功的偏差经 PI控制器调制产生；所述无功电流限制值 I qlim 由如下两种方案之一产生：i）所述无功电流限制值 I qlim 为预设置值，取值范围为 0 至换流器的最大无功电流；ii）所述无功电流限制值 I qlim 为通过该换流器无功功率限值与实际无功的偏差经 PI控制器调制产生。 2.如权利要求1所述的一种并联换流器系统的控制方法，所述频率参考值 F ref 为系统额定频率 F n ，或者为 F ref = F n + K f (P ref - P) ,其中 K f 为比例系数，取值范围为-100至100， P ref 为并联换流器总有功功率参考值， P 为实际的并联换流器总有功功率。 3.如权利要求1所述的一种并联换流器系统的控制方法，步骤4）中所述换流器控制信号输出至第i个孤岛控制模式的换流器前，将有功电流参考值 I dref 乘上有功分配系数 K di 得到第i个孤岛控制模式的换流器的有功电流参考值 I drefi ，将无功电流参考值 I qref 乘上无功分配系数 K qi 得到第i个孤岛控制模式的换流器的无功电流参考值 I qrefi ,其中0≤ K di ≤1，0≤ K qi ≤1,i的取值范围为1至孤岛控制模式的换流器数量，各换流器的有功分配系数 K di 或无功分配系数 K qi 可以相同也可以不同。 4.如权利要求1所述的一种并联换流器系统的控制方法，步骤5）中所述的任一孤岛控制模式的换流器采用电流矢量控制，以控制该换流器的有功电流跟随有功电流参考值 I dref 且无功电流跟随无功电流参考值 I qref 。 5.一种并联换流器系统的控制系统，所述并联换流器系统包含至少两个并联的运行在孤岛控制模式的电压源型换流器，这些换流器并联在相同或相连交流母线上，其特征在于，所述控制系统由公共的上层交流电压控制器和每个所述电压源型换流器的独立的电流控制器组成，所述交流电压控制器包括如下环节：参考相位产生环节：根据频率参考值 F ref 计算决定d轴和q轴角度的系统电压相位参考值 θ ref ；交流电压采样环节：采集交流母线上的母线电压；电流参考值计算环节：处理采集到的母线电压以得到有功电流参考值 I dref 和无功电流参考值 I qref ，所述的有功电流参考值 I dref 和无功电流参考值 I qref 由母线电压有效值参考值和系统电压相位参考值 θ ref 决定；所述交流电压控制器将有功电流参考值 I dref 、无功电流参考值 I qref 和系统电压相位参考值 θ ref 通过通讯送至每个孤岛控制模式的所述电压源型换流器的电流控制器作为换流器控制信号，使得每个所述电压源型换流器的输出有功电流跟随有功电流参考值 I dref 且无功电流跟随无功电流参考值 I qref ；系统电压相位参考值 θ ref 由公共的上层交流电压控制器产生，以保证各电压源型换流器的同步；所述交流电压控制器的配置采用如下两种方案之一：i）所述交流电压控制器与所述电压源型换流器的电流控制器配置在不同控制设备中；ii）所述交流电压控制器与所述电压源型换流器的电流控制器配置在同一控制设备中；当多个交流电压控制器配置在多个控制设备中，同一时刻，所有所述电压源型换流器的电流控制器按照设定的优先级仅采用其中一个交流电压控制器输出的换流器控制信号。 6.如权利要求5所述的一种并联换流器系统的控制系统，所述交流电压控制器采用比例积分控制器、无差拍控制器或者非线性控制器，所述电流控制器采用比例积分控制器、无差拍控制器或者非线性控制器。 7.如权利要求5所述的一种并联换流器系统的控制系统，交流电压控制器中还包括功率分配环节，用于在换流器控制信号输出至第i个孤岛控制模式的换流器前，将有功电流参考值 I dref 乘上有功分配系数 K di 得到第i个孤岛控制模式的换流器的有功电流参考值 I drefi ，将无功电流参考值 I qref 乘上无功分配系数 K qi 得到第i个孤岛控制模式的换流器的无功电流参考值 I qrefi ,其中0≤ K di ≤1，0≤ K qi ≤1,i的取值范围为1至孤岛控制模式的换流器数量，各换流器的有功分配系数 K di 或无功分配系数 K qi 可以相同也可以不同。 8.如权利要求5所述的一种并联换流器系统的控制系统，所述电压源型换流器的电流控制器包括功率限制环节，用于对换流器的有功功率和无功功率进行限制，将有功电流参考值 I dref 大小限制为小于等于有功电流限制值 I dlim ；将无功电流参考值 I qref 大小限制为小于等于无功电流限制值 I qlim ；所述有功电流限制值 I dlim 由如下两种方案之一产生：i）所述有功电流限制值 I dlim 为预设置值，取值范围为0至换流器的最大有功电流；ii）所述有功电流限制值 I dlim 为通过该换流器有功功率限值与实际有功的偏差经PI控制器调制产生；所述无功电流限制值 I qlim 由如下两种方案之一产生：i）所述无功电流限制值 I qlim 为预设置值，取值范围为0至换流器的最大无功电流；ii）所述无功电流限制值 I qlim 为通过该换流器无功功率限值与实际无功的偏差经PI控制器调制产生。 9.如权利要求5所述的一种并联换流器系统的控制系统，交流电压控制器与电流控制器在同一个控制设备时，通过背板总线传输参考信号，所述参考信号包括：有功电流参考值 I dref 、无功电流参考值 I qref 和系统电压相位参考值 θ ref ；交流电压控制器与电流控制器在不同控制设备时，通过标准协议通讯传输上述参考信号，所述标准协议为IEC60044-8协议、以太网协议或者TDM协议。