柔性直流輸電控制系統(tǒng)建模及其仿真研究.pdf

1、電力電子技術的發(fā)展帶動了直流輸電的發(fā)展，隨著可關斷器件性能的改進和容量的提升，基于電壓源換流器(VSC)和脈寬調(diào)制技術(PWM)為基礎的柔性直流輸電(VSC-HVDC)已實現(xiàn)工程應用。柔性直流輸電以全控型半導體材料絕緣柵雙極晶體管(Insulated-Gate Bipolar Transistor IGBT)的電壓源換流器為主體，以其獨有的優(yōu)勢，正成為國內(nèi)外的電力規(guī)劃單位，科研院所，制造單位研究重點。
　　 本文首先分析了柔性直

2、流輸電運行的基本原理，在此基礎上建立了VSC-HVDC的數(shù)學模型，包括高頻數(shù)學模型和低頻數(shù)學模型。
　　 其次，論述了VSC-HVDC控制系統(tǒng)設計的基本原則和分層結構，并以此為依托，設計了基于直接電流控制的VSC-HVDC的上層控制器和底層控制器。設計了詳細的定直流電壓和定交流電壓控制器來反映直流電壓和有功功率，交流電壓和無功功率的關系；設計了基于逆模型的定有功功率控制器和定無功功率控制器；對deadbeat(無差拍)控制應用于

3、VSC-HVDC系統(tǒng)進行了詳細的推導，設計了基于deadbeat控制原理的交流電流控制器。
　　 再次，依托所設計的控制器和PSCAD/EMTDC仿真工具建立了詳細的VSC-HVDC電磁暫態(tài)模型，研究了VSC-HVDC系統(tǒng)在不同控制模式(策略)組合下的穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)特性；研究了在控制切換時VSC-HVDC系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性；對采用有功功率參考值以階躍變化和有功功率參考值以一定速率變化時VSC-HVDC系統(tǒng)的功率反轉特性進行了對

4、比研究；研究了兩端換流站作為STATCOM運行時系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性。研究證明所設計的VSC-HVDC控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，具有快速性和強魯棒性；實現(xiàn)了有功功率和無功功率的解耦控制，實現(xiàn)了兩端換流站的獨立控制。
　　 最后，從研究PSCAD/EMTDC與柔性直流輸電實際控制系統(tǒng)Hidraw程序的接口技術入手，提出了利用VSC-HVDC實際控制系統(tǒng)Hidraw程序與PSCAD/EMTDC仿真工具建立與實際控制系統(tǒng)程序相