柔性直流輸電系統(tǒng)控制策略研究及其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).pdf

1、柔性直流輸電(VSC—HVDC)技術(shù)極大地拓展了直流輸電的應(yīng)用范圍。由于其在控制靈活性、環(huán)境保護(hù)、電力交易、綠色能源并網(wǎng)和提高電能質(zhì)量等方面的優(yōu)良特性，成為當(dāng)前輸配電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。尤其在我國尚無實(shí)際工程的情況下，許多應(yīng)用基礎(chǔ)問題仍需深入研究。 本文特別關(guān)注了VSC—HVDC的數(shù)學(xué)模型、控制策略和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等問題。從VSC—HVDC系統(tǒng)的模型、控制體系、控制策略及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制等方面進(jìn)行了研究，取得的主要成果如下： (

2、1)推導(dǎo)了abc以及dq0坐標(biāo)系下VSC—HVDC系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。基于VSC—HVDC系統(tǒng)的低頻數(shù)學(xué)模型，建立了VSC—HVDC系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)等效電路。通過該電路可以清晰方便地分析VSC—HVDC系統(tǒng)中各變量擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。對(duì)VSC—HVDC系統(tǒng)靜態(tài)特性的研究進(jìn)一步揭示了VSC—HVDC的運(yùn)行機(jī)理。 (2)構(gòu)建了VSC—HVDC系統(tǒng)控制體系框架，具體提出了建立四層結(jié)構(gòu)的VSC—HVDC系統(tǒng)控制體系框架的觀點(diǎn)，即直流系統(tǒng)控制層、換流

3、器控制層、閥組控制層和獨(dú)立控制層四層結(jié)構(gòu)。闡述了VSC—HVDC控制系統(tǒng)的基本功能，指出了采用多重化配置和分層控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的必要性，明晰了控制系統(tǒng)各層次的控制功能和控制范圍以及各控制層次之間的關(guān)系，為VSC—HVDC控制系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 (3)設(shè)計(jì)了VSC—HVDC系統(tǒng)H∞控制器。針對(duì)PI控制器設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)和從提高系統(tǒng)魯棒性的角度出發(fā)，采用H∞控制理論分別設(shè)計(jì)了VSC—HVDC面向無源網(wǎng)絡(luò)和兩端聯(lián)接有源網(wǎng)絡(luò)的H∞控制器。為了

4、更好地抑制交流系統(tǒng)電壓擾動(dòng)對(duì)VSC—HVDC系統(tǒng)的影響，在對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)一步推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了考慮系統(tǒng)電壓擾動(dòng)的VSC—HVDCH∞控制器。 (4)設(shè)計(jì)并完成了VSC—HVDC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括主電路、控制子系統(tǒng)和監(jiān)控子系統(tǒng)三部分。利用所建立的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行了向無源網(wǎng)絡(luò)和兩端聯(lián)接有源網(wǎng)絡(luò)供電的實(shí)驗(yàn)。為了彌補(bǔ)常規(guī)PI控制器的缺陷，設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)PI控制器，該控制器能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)整PI參數(shù)，較好地適應(yīng)了系統(tǒng)的各種變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了它