基于自抗扰控制的VSC-HVDC控制器设计

对电压源型换流器高压直流输电系统的暂态数学模型进行了研究,提出了直接电流控制策略和双闭环控制器结构。内环电流控制采用自抗扰控制器实现电流的解耦,达到快速跟踪参考电流的目的;外环控制基于稳态逆模型设计了PI控制器,实现有功、无功功率的独立调节。通过Matlab/Simulink对VSC-HVDC系统控制进行了仿真分析,仿真结果验证了所设计的控制器具有良好的控制性能和较好的鲁棒性。     

含VSC-HVDC交直流混合系统机电暂态仿真研究

对含基于电压源型变流器的高压直流输电(VSC-HVDC)交直流混合系统进行机电暂态仿真研究。VSC-HVDC系统的外环功率、电压控制器采用PI控制,以产生内环电流参考值。针对dq同步旋转坐标系下VSC-HVDC交流侧数学模型不能精确解耦的问题,建立基于αβ静止坐标系的VSC-HVDC数学模型,引入比例谐振(PR)控制改进了内环电流控制器,可以无静差跟踪内环电流信号。采用以上控制策略实现VSCHVDC系统的精确解耦控制,并采用双时步仿真方法对VSC-HVDC系统的动态响应进行准确模拟。通过在新英格兰系统上进行仿真实验,验证了所提VSC-HVDC机电暂态控制模型的正确性和双时步混合仿真方法的有效性。     

基于自抗扰控制技术的VSC-HVDC系统控制器设计

简要概述基于电压源型换流器的轻型直流输电(VSC-HVDC)系统的工作原理,建立在同步旋转坐标系下的暂态数学模型。采用自抗扰控制(ADRC)方法设计送端系统和受端系统外环电压、功率控制器,以产生内环电流参考值。送端系统外环采用最优控制函数(Fal函数),内环采用一阶自抗扰控制器来跟踪参考电流;受端系统外环采用一阶自抗扰控制器,内环采用Fal函数来跟踪参考电流。采用以上控制策略实现系统模型的完全解耦并实现有功功率、无功功率独立控制的目的。利用MATLAB/Simulink对所设计的控制器进行数字仿真,仿真结果显示:对于交直流系统电压变化、有功功率及无功功率阶跃的情况,系统均能实现快速的动态响应,达到满意的控制性能指标。     

基于模型预测控制的模块化多电平变流器桥臂能量控制策略

已有模块化多电平变流器(MMC)控制策略大多采用单一子模块电容电压参考给定的控制方式,存在无法分别控制不同桥臂子模块电容电压等不足。提出一种基于模型预测控制的MMC桥臂能量控制策略,通过引入桥臂能量共模分量和差模分量控制,实现各桥臂子模块电容电压的灵活控制;同时,基于MMC的暂态数学模型设计相电流及环流模型预测控制器,并引入电流误差反馈滚动优化,有效地实现了外部相电流和内部环流的解耦控制,使环流控制器具有能灵活实现环流抑制和环流注入的特性,且对系统参数不敏感。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

抑制换相失败的变斜率VDCOL控制策略

在高压直流输电系统控制环节中,低压限流控制器的静态恢复特性和获取补偿电压的方法会导致连续换相失败.为减小连续换相失败发生的概率,本文在引入直流电流变化率改变低压限流控制器获取补偿电压的基础上,通过改变低压限流控制器的数学模型,提出了基于直流电流变化率控制的变斜率低压限流控制器控制策略.最后使用电磁暂态仿真软件中的国际大电网会议高压直流标准模型进行仿真,仿真结果表明,本文提出的控制策略在发生接地故障时能有效地抑制连续换相失败,从而优化了故障恢复特性.     

海上DFIG风电场的VSC-HVDC控制策略

电压源换流站的柔性直流输电(VSC-HVDC)是理想的风电场电能输电方式。分析了双馈发电机(DFIG)和VSC-HVDC系统在dq轴旋转坐标系下的暂态数学模型,并结合风电场自身特点对两端换流站提出了控制策略。首先,风电场侧的换流站控制系统输出的交流母线电压幅值和相位稳定,采用定交流电压控制,并通过补偿量的设计有效抑制了风电场风速变化导致的电压波动,使风电场工作于稳定状态。电网侧的换流站控制系统直流电压稳定,内环电流控制器采用反馈线性化思想使控制系统化为线性,并实现对dq轴电流的解耦控制,提高了控制器性能。最后,基于数字仿真验证了控制策略。结果表明其控制策略具有良好的控制效果。     

在dq0坐标系建立的VSC-HVDC控制策略

对电压源换流器的暂态数学模型和控制策略进行了研究,建立了dq0坐标系下VSC-HVDC系统的暂态数学模型,并设计了相应的dq解耦控制器,实现了系统有功功率和无功功率的独立调节。利用PSCAD／EMTDC仿真软件对所设计的控制器进行了稳态和动态仿真,结果证明所设计的控制器是正确的,该控制器在系统稳态和动态情况下均具有良好的控制性能。     

三相电压型PWM整流器的内模解耦控制

通过静止坐标变换和旋转坐标变换,得到了简化的、有利于控制系统设计的三相电压型PWM整流器的数学模型.当模型不准确或系统参数与模型参数不完全匹配时,基于旋转坐标变换的矢量控制仍然存在解耦控制失败的可能,影响系统的控制性能.为实现可靠、安全的解耦控制,基于感应电动机定子电流解耦控制思想,提出了三相电压型PWM整流器电流内模解耦控制策略,给出了内模解耦控制器的设计及实现方案,并进行了仿真和模拟实验.实验结果令人满意.     

双端VSC-HVDC系统建模及控制方法研究

在dq0坐标系下建立了双端VSC-HVDC系统的数学模型,并基于该坐标系制定了相应的控制策略。所采用的控制器由外环控制器和内环控制器构成,外环控制器由基于常规PI调节器的定功率控制器/定电压控制器构成,输出为内环控制器的参考值;内环电流控制器采用电流反馈和电压前馈的解耦控制策略,实现电流的快速跟踪控制。此外,针对VSC-HVDC启动时需要限流和限压的要求,在启动前投入限流电阻,确保系统能够平稳快速的响应,系统达到稳态后切除限流电阻。最后,在PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所设计的控制器具有很好的调节性能。     

VSC-HVDC输电系统的无源性控制器设计

为了提高VSC-HVDC的控制性能,采用无源性理论,应用双闭环控制策略设计其控制器.首先建立基于dq坐标系下VSC-HVDC暂态数学模型的Euler-Lagrange模型,采用能量成型的方法,设计无源控制器,实现交流侧电流的快速跟踪和直流侧电压恒定,并且达到有功和无功功率独立控制的目的.最后建立基于Maltlab的仿真模型进行仿真分析,结果表明所设计的控制器具有良好的暂态控制性能和较强的鲁棒性.     

VSC—HVDC系统的模糊控制策略仿真研究

对基于电压源型换流器（VSC）的新型直流输电系统（HVDC）的控制策略进行了研究。首先分析介绍了VSC—HVDC的基本工作原理;其次基于同步旋转坐标系下系统的动态模型,引入模糊智能控制,采用直接电流控制策略,提出了双闭环模糊自适应控制器结构,以实现系统有功功率和无功功率的独立调节。最后,通过数字仿真验证了所设计的控制器控制性能良好,对各种干扰与故障都具有较快的适应性和较强的鲁棒性。     

适用于电压源型高压直流输电的控制策略

将电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)两端节点等效为两个有源节点,推导得到VSC-HVDC两端等效节点注入电流的表达式,从而可以方便地通过修改系统导纳矩阵,得到含VSC-HVDC系统的数学模型。在该模型的基础上,考虑VSC内部电流环和系统控制要求,提出了一种新的VSC-HVDC控制策略。以一个含VSC HVDC的6机电力系统为例,仿真表明,采用该控制策略,在系统发生大扰动后,VSC HVDC不仅能够迅速恢复正常运行,而且对系统电压和频率稳定没有太大影响。     

基于Lyapunov方法的电网不对称故障下VSC-HVDC系统控制

为消除交流侧系统发生不对称故障时对VSC-HVDC的影响,提出一类Lyapunov渐近稳定控制策略。通过建立电网不对称故障下VSC-HVDC的dq正负序数学模型,分析负序分量对系统功率传输的影响;为消除传输过程中的二倍频功率波动,应用Lyapunov理论设计基于功率补偿的外环控制策略,扩大系统稳定范围;为解决传统PI控制结构动态响应性能不佳问题,利用反步变结构方法设计可计及不确定因素的内环电流控制策略,提高系统动态响应性能。基于Matlab/Simulink环境,对VSC-HVDC系统受端侧发生两相接地故障的工况进行仿真,结果表明所提控制结构能有效抑制二倍频功率波动,控制性能良好。     

基于海上大型风电场VSC-HVDC系统电网侧控制器的设计

为了检测和分析风电场中风速等一系列可变因素对VSC-HVDC系统的影响,从而优化大型海上风电场结构,提出了一种新型的VSC-HVDC模型——无开关VSC-HVDC相量模型,可以通过调制量来反馈控制系统。在此基础上,结合各种策略的优缺点,选择一种有效地控制策略进行控制器的设计,以实现系统的控制。分析电网侧交流电流和直流电压的所需控制策略,优选出了dq电流控制和PI电压控制作为最佳控制策略,通过对内环外环控制器的参数计算和调节来达到设计要求。Matlab搭建出的模型仿真结果表明,建立的无开关VSC-HVDC相量模型控制策略的选用和控制器的参数设计具有适用性和合理性。     

基于电压源换流器的高压直流输电系统控制研究

基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)是理想的风电场并网输电方式。文章针对VSC-HVDC系统,在功率外环控制、电流内环控制的双闭环传统控制方式基础上,电流内环采用输入—输出反馈线性化的控制方法,实现了对dq轴电流的解耦控制,提高了控制器性能。利用Matlab/Simulink搭建相应的仿真模型,通过对系统稳态和故障工况的仿真分析,验证了所设计控制方案的有效性和可靠性。     

一种VSC-HVDC控制系统的PI参数整定方法

由于VSCHVDC大多采用的是直接电流控制策略,其采用的电流内环和电压、功率外环控制均通过PI调节器进行串联校正。因此采用合适的方法设计PI调节器的参数,对于控制系统的性能起着至关重要的作用。本文提出一种参数整定方法,综合考虑控制系统的稳态误差、上升时间、抗干扰性能3个指标,将电流内环、功率外环、直流电压外环分别设计为典型的I型环节,典型的一阶环节和典型的II型环节,使得控制系统具有良好的稳态和动态性能,最后在PSCAD/EMTDC中仿真验证所建立模型的有效性。     

VSC-HVDC输电系统模式切换控制策略

分析了基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)输电系统在定直流电压控制端交流电网故障下的模式切换控制策略,提出了基于滞环和本地直流电压检测的模式切换控制,并给出了该控制的实现方法。推导了正常运行时VSC-HVDC输电系统直流功率与两侧换流器直流电压的关系式,给出了定有功功率控制端的直流电压正常工作范围的计算方法,提出了模式切换控制策略中直流电压阈值和故障穿越期间直流电压参考值的确定方法。最后,PSCAD/EMTDC仿真验证了在不同故障类型和不同运行方式下VSC-HVDC输电系统模式切换控制策略的有效性;仿真结果表明,该直流电压阈值和参考值的确定方法能够为模式切换控制策略的指令值整定与配合提供可靠参考。     

电压源型直流输电变流器的直接功率控制研究

针对风电场并网电压源直流输电系统,在αβ坐标系下VSC-HVDC系统离散化数学模型基础上,结合瞬时功率理论和空间矢量脉冲宽度调制,提出了一种适用于VSC-HVDC系统的新开关表的直接功率控制。其中,风电场侧采用定有功功率和无功功率,电网侧采用定直流电压和无功功率,利用MATLAB/Simulink搭建相应的仿真模型,通过对有功、无功阶跃突变工况的仿真分析,验证了该方案的有效性和可行性,为风电场并网电压源高压直流输电系统提供了一种可行的控制方案。     

风电场VSC-HVDC并网不平衡运行改善控制策略

风电场柔性高压直流输电(VSC-HVDC)系统交流不平衡运行时,并网输出功率存在二倍电网频率波动,并网电压、电流波形畸变,恶化风电场并网的电能质量。为改善风电柔性高压直流输电系统在交流不平衡状况下的并网性能,针对双馈风电场侧交流不平衡运行状况提出了一种改善控制策略。该改善控制策略在计及相关平波电抗器、变压器等值阻抗影响的基础上,建立了风电场VSC-HVDC系统不平衡运行数学模型,并提出基于正负序双dq解耦轴系下的正负序控制给定电流策略。最后,通过Matlab/Simulink仿真平台对比仿真引入改善控制策略前后的系统运行性能,对比结果表明所提改善控制策略可以有效抑制风电场并网功率波动,改善系统并网电压、电流波形。     

海上风电场VSC-HVDC并网不对称故障负序电流控制

基于大型海上风电场通过柔性直流输电并网系统,分析研究了柔性直流输电系统的数学模型和控制策略。针对交流电网侧发生不对称故障时产生负序电流,采用延时法进行正负序分解,进而对正负序电流单独控制,提出了负序电流控制策略,抑制不对称故障时产生的负序分量。基于PSCAD平台搭建了仿真模型,仿真验证了所提策略可以很好地抑制负序电流。