電壓源型高壓直流輸電控制策略研究.pdf

1、電壓源型高壓直流輸電（VSC-HVDC）技術(shù)是一項基于大功率電力電子器件及PWM技術(shù)的新一代直流輸電技術(shù)，具有能獨立控制有功、無功功率等技術(shù)優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于新能源并網(wǎng)、異步電網(wǎng)間的交易、向無源網(wǎng)絡(luò)供電等方面。對該技術(shù)的研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和實際意義。而對VSC-HVDC控制系統(tǒng)的設(shè)計及改進，正逐漸成為人們研究的熱點。本文對VSC-HVDC系統(tǒng)在三相電壓平衡及不平衡條件下的建模及控制策略進行了研究。
　　本文分析了VSC-HVDC

2、的基本工作原理，建立了基于同步旋轉(zhuǎn)坐標下的電壓源型換流器（VSC）的數(shù)學(xué)模型。在分析了系統(tǒng)的功率流向的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了含有PI控制器的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能獨立地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功、無功。搭建了基于PSCAD軟件的仿真模型，對幾種控制方式進行了分析。
　　對VSC-HVDC控制系統(tǒng)進行了進一步的研究。分別對組成控制系統(tǒng)的鎖相環(huán)系統(tǒng)、內(nèi)電流環(huán)和功率外環(huán)進行了研究和改進，并提出了一種新型的控制策略。首先，借鑒軟件鎖相環(huán)概念，提出了一

3、種基于改進鎖相環(huán)的VSC-HVDC控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能在網(wǎng)側(cè)小范圍內(nèi)波動時有效增強VSC-HVDC控制系統(tǒng)的控制能力。其次，針對傳統(tǒng)控制系統(tǒng)含有過多PI環(huán)節(jié)造成控制參數(shù)設(shè)置復(fù)雜的問題，基于線性反饋化理論對電流內(nèi)環(huán)進行了線性化，簡化了控制參數(shù)的設(shè)置。最后，基于模糊控制理論對外環(huán)進行了改造。針對傳統(tǒng)VSC-HDC模糊控制的不足，并結(jié)合前面的成果，提出了一種新型的三段式模糊自適應(yīng)PI控制策略。使控制系統(tǒng)在不增加數(shù)學(xué)建模難度的情況下增強了系統(tǒng)

4、啟動、暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)各階段的控制性能，提高了控制系統(tǒng)的綜合性能。搭建了基于PSCAD和MATLAB互聯(lián)的仿真平臺，對新型的控制策略進行了驗證。
　　最后，本文研究了VSC-HVDC系統(tǒng)在三相電壓不平衡情況下的控制策略。對同步相位檢測系統(tǒng)、VSC進行了重新建模。分析了不平衡系統(tǒng)的功率分布，設(shè)計出了含有正、負序兩套電流控制器的控制系統(tǒng)，并相應(yīng)地對同步相位檢測系統(tǒng)做了一定的改進，使之不受負序分量的影響。利用PSCAD軟件對模型進行了仿真，驗