基于组合方式的多端柔性直流输电系统控制策略

分析基于电压源型换流器的多端直流输电系统(voltage sourced converter multi-terminal DC,VSC-MTDC)现有控制策略(电压裕度控制与电压倾斜控制)的特点与不足,提出一种新的基于自律分散思想的控制方法。该方法结合了上述二种控制方法的优点,并相互弥补了各自的缺点。正常运行时,主导站定直流电压控制,辅助站定功率控制。一旦主导站因故障丢失,辅助站能够快速并稳定地切换到定电压控制。由于倾斜特性的引入,各换流站的传输功率始终随直流电压的变化而变化,且保持固定的比例关系。因此直流电压不会因电压裕度的选取而产生不同程度的过调量。此后辅助站将作为多端系统的平衡节点,吸收/发出其余端子的功率差额,使系统重新找到新的运行点(预先设定的最优运行点)。在整个暂态过程中,其余端子能够始终不受扰动的影响而保持正常运行,使扰动对直流系统的影响最小化。文中基于PSCAD/EMTDC分别设计这3种控制器,并对其暂稳态特性进行仿真分析与详细比对。仿真结果表明:组合控制改善了系统的暂态特性,并能够保证系统在扰动前后都始终运行在最优点。     

适用于VSC-MTDC系统的直流电压控制策略

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。文中首先分析了在电压源型直流输电系统中直接电流控制和直流电压偏差控制的工作原理，然后提出了在电压源型多端直流输电系统中采用基于直流电压偏差控制的多点直流电压控制策略。控制器采用该策略后，能实现定有功功率控制模式与定直流电压控制模式之间的自动转换，确保定直流电压控制的换流站故障退出后，仍能实现对直流电压的控制和有功的平衡。以一个5端系统为例进行仿真验证，结果表明多端直流输电系统的运行可靠性得到提高，且获得良好的动态性能。     

多端直流配电网改进主从控制策略研究

多端直流配电网换流站通常采用主导站定电压控制,从站定功率控制。这一控制模式对主站功率调节能力要求高,且主站切换时,系统波动较大。提出根据换流站的调节能力划分为主导站、后备站、从站3类,对后备站根据有功备用容量进行排序,并参与电压调节,提高直流配电网电压调节能力。在此基础上,提出了基于后备站有功备用容量的自适应下垂控制策略,解决主导站退出运行时,多个后备站之间的功率争夺,保证了主导站平稳切换。MATLAB/SIMULINK仿真验证了控制策略的有效性。     

适用于特高压多端混合直流输电系统的稳态电压控制方法

特高压多端混合直流输电系统稳态运行时,定直流电压站的控制目标是维持首端整流站的端口电压为设定值.当首端整流站不是定直流电压站时,则需考虑线路压降带来的影响,而此时传统的电压偏差控制和下垂控制无法实现对电压和功率的无差控制.因此基于主从控制思想,提出了一种适用于特高压多端混合直流输电系统的稳态电压控制方法.基于当前直流系统的接线方式、线路电阻和电流,计算出定直流电压站和首端整流站之间的压降.然后对定直流电压站的电压参考值进行修正,从而实现对首端整流站电压的精确控制.在此基础上,针对线路电阻变化或者未知的情况,又提出了一种自适应的稳态电压控制方法.最后利用实时数字仿真仪(RTDS)搭建了三端直流系统仿真模型,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

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。     

基于动态负荷分配的直流微电网电压控制策略

U-I下垂控制具有良好的自适应性及扩展性,可用于直流微电网的电压控制及负荷分配.传统下垂控制存在难以兼顾稳态电压控制精度与负荷分配精度、下垂系数整定受限等问题.为此,提出了一种适用于下垂控制的二次电压控制策略,通过电压灵敏度整定下垂控制的电压参考值,实现直流母线电压的快速调节,提高系统的暂态响应速度;根据运行需求整定负荷分配系数,并更新下垂控制的电流参考值,在功率单元间实现所需比例的负荷分配.仿真结果验证了所提控制策略在负荷突变、下垂系数改变、分布式发电发生故障、通信中断等情形下的有效性及适应性.     

三相电压源型PWM整流器不平衡控制策略研究

主要研究了PWM整流器在电网电压不平衡时的数学模型和基于该数学模型的控制策略.首先,分析了PWM整流器在不平衡时用正序电动势、负序电动势和零序电动势描述的数学模型.然后,利用网侧功率平衡原理设计了电流指令计算方法.基于这种方法,设计了正负序电流独立控制的功率平衡控制策略.正负序电流独立控制最后将正负序电压信号合成为一个电压信号.通过仿真,进一步验证了该方法是可行的.     

基于电压补偿的定直流电压及无功控制的光伏系统

在光伏并网运行中,当电网电压不平衡时会导致电压、电流等的波动,从而影响电网电能质量及系统的稳定性。结合电压补偿控制等环节,提出了一种基于电压补偿控制的定直流电压、无功控制策略,将采集到的正、负序电压经电压补偿控制环节得到电压的不平衡系数,对电网电压的不平衡度进行补偿,并引入负序电流抑制环节。在PSCAD中分别设计搭建了改进前后的仿真模型,并对光伏并网发电系统的动态变化特性进行研究。仿真结果表明,在光照强度和温度阶跃扰动下,系统能够迅速做出响应并工作于最大功率点处,电压及电流波动幅度减小,电网电能质量得到明显改善,验证了MPPT算法及改进后控制策略的准确性及有效性。     

基于附加信号的VSC-HVDC系统改进有功功率控制策略

为了保证大扰动情况下电压源换流器型高压直流输电（VSC-HVDC）系统的直流电压控制和有功功率平衡,提出了一种基于附加信号的有功功率控制策略。首先简要地分析了故障情况下VSC-HVDC系统的有功功率平衡和直流电压变化特点;然后给出了改进有功功率控制器的功率特性曲线,推导了定有功功率控制端直流电压最大工作范围的计算公式;接着提出了外环有功功率控制器的设计方法,推导了有功功率修正值的计算公式,并分析了该控制器在正常运行和故障2种情况下的工作原理。PSCAD／EMTDC仿真研究表明,在电网电压跌落或主导换流站停运等暂态扰动情况下,所提控制策略能够维持直流电压在安全运行范围内。     

基于P-DPC的多端直流输电控制策略

在MATLAB/Simulink平台搭建了三端并联型电压源换流器型多端直流输电(VSC-MTDC)仿真模型,分别设计了基于预测-直接功率控制(P-DPC)的本地控制器和协调控制器。当某个变流站发生扰动甚至退出时,由主导变流站进行功率补偿,若主导变流站达到功率出额上限,具有功率调节的变流站切换运行模式,自动承担缺额功率,保证系统稳定运行。各个变流站工作相对独立,提高了系统稳定性。仿真表明所设计的控制器简单,控制效果相对于传统双闭环控制策略更好。