向无源网络供电的VSC-HVDC离散模型及其控制策略

推导了在dq同步旋转坐标系下电压源高压直流输电(VSC-HVDC)系统的离散化数学模型,针对向无源网络供电的VSC-HVDC系统设计了相关的离散化控制器。基于换流器离散化数学模型,整流侧控制器采用定直流电压和定无功功率控制器;逆变侧控制器则采用定交流电压控制器,对无源网络的交流母线电压实现控制。应用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立VSC-HVDC向无源网络供电的数字仿真模型及其离散化控制器。在各种工况下的仿真结果验证了所设计的离散模型的正确性以及控制策略的有效性。     

向无源网络供电的VSC-HVDC系统仿真研究

通过分析dq0坐标系下电压源换流器(VSC)模型,获知基于VSC的高压直流输电系统(VSC-HVDC)中有功和无功功率可以分别由d轴电流分量和q轴电流分量独立控制的结论,并基于此设计了定直流电压、定交流电压控制器.在建立VSC-HVDC向无源网络输电的Matlab仿真模型的基础上,对定直流电压、定无功功率、定交流电压等控制方式进行了仿真分析.仿真结果表明,建立的VSC-HVDC系统能较好地向无源网络供电,且控制方式灵活、简便,在传输有功功率的同时VSC还可以吞吐无功功率.     

伪双极LCC-VSC型混合高压直流输电系统 向无源网络供电的研究

电网换相换流器高压直流输电系统(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)在功率传输特性、线路故障时的自防护能力、过负荷能力等方面均优于交流输电,但却无法向弱交流系统和无源网络供电。电压源换流器高压直流输电系统(Voltage Source Converter based HVDC,VSC-HVDC)可实现向无源网络供电的目的,但由于电力电子技术的局限性,VSC-HVDC系统投资成本过高。结合两者的优势,提出了一种新型混合高压直流输电系统(Hybrid High Voltage Direct Current,H-HVDC)。该系统的整流侧为两个6脉动LCC接一交流网络,逆变侧为三相二电平VSC接无源网络。在此基础上,对该H-HVDC的稳态数学模型、启动特性、稳态特性与暂态特性、单极闭锁进行了研究。仿真结果表明,该H-HVDC系统能实现向无源网络供电,且具有较高的稳定性,为混合直流的进一步发展提供了理论基础。     

提高VSC-HVDC系统供电无源网络的传输容量的控制方法

根据电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)系统整流站和逆变站的外部伏安特性,建立VSC-HVDC系统的直流网络等效电路,进而推导出VSC-HVDC系统的小信号模型,通过小信号稳定性分析,获得了VSC-HVDC供电无源网络的传输容量与直流电压、直流侧电容和线路参数之间的关系。并在整流站引入前馈控制以等效增大线路电阻,从而提高系统传输容量。最后,利用PSCAD/EMTDC软件进行了仿真验证,仿真结果表明,在基于电压源换流器的高压直流输电中,直流电压、直流电容值及直流输电线路的阻抗均会对VSC-HVDC供电无源网络的传输容量产生影响,通过引入前馈控制可大幅提高系统的传输容量。     

向无源网络供电的VSC-HVDC预测直接功率控制

为了研究电压源高压直流(VSC-HVDC)输电系统向无源网供电的性能,在αβ坐标系下VSC-HVDC系统的离散化数学模型基础上,基于预测控制原理和瞬时功率理论,针对向无源网络供电的VSC-HVDC系统设计了相关的离散化控制器;基于换流器离散化数学模型,整流侧控制器采用定直流电压和定无功功率控制,逆变侧控制器则采用定交流电压控制,对无源网络的交流母线电压实现控制。在建立VSC-HVDC向无源网络输电的Matlab/Simulink离散仿真模型的基础上,对不同功率因数的负荷和各被控量设定值的不同阶跃变化等各种工况进行了仿真分析。仿真结果证明了该控制方法的可行性和有效性。     

电压源换流器型直流输电系统的启动控制

启动控制是VSC-HVDC工程应用中需要解决的一个重要问题。为此,分析了电压源换流器交流侧电压的建立过程,介绍了换流站不同控制方式下启动控制策略的选择原则。为避免电压源换流器在启动时的过电流和过电压问题,提出了采用串联限流电阻与基于直接电流控制的矢量控制器相结合的复合启动策略。最后,在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC上构建向无源网络供电的VSC-HVDC两端系统。数字仿真结果验证了所提方案的正确性和有效性。     

并联电容器对VSC-HVDC供电无源网络的影响

当负荷超过基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）系统的调节能力时,其不能满足负荷的需求。基于VSC-HVDC的稳态物理模型,设计了其供电无源网络时的控制系统。分析了在逆变侧母线投入并联电容器时对VSC-HVDC系统调节能力和输送功率的影响,提出了由VSC-HVDC和电容器组成的“可变电容器”的理念。PSCAC／EMTDC仿真结果证明了所设计控制系统的有效性。同时证明了并联电容器可以改善VSC-HVDC供电无源网络时的调节特性和输送功率能力;且当负荷增加时,“可变电容器”对无功功率的调节具有速度快,冲击小的特点。     

供电无源网络的VSC-HVDC系统控制器及PI参数研究

电压源型高压直流输电技术(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)在无源网络供电领域具有较好的应用前景。首先分析了向无源网络供电的两端VSC-HVDC的系统结构和工作原理,建立了系统在d-q同步旋转轴下的欧拉-拉格朗日数学模型;其次设计了PI双闭环和无源双闭环2种控制器;再次提出了基于对称最优法的外环控制器参数整定方法;在PSCAD/EMTDC中搭建了向无源网络供电的两端VSC-HVDC仿真系统,分别采用PI双闭环和无源双闭环控制器,对无源网络负荷功率变化和电压下降2种工况进行了仿真分析。仿真结果表明:所提出的控制参数整定方法是正确有效的,设计的无源双闭环控制器和PI双闭环控制器都可以实现电压、电流的快速精准控制,使无源网络电压稳定在给定值,相对而言,无源双闭环控制器的动态控制性能更好。     

向无源网络供电的VSC-HVDC模型预测控制

推导了向无源网络供电的电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统整流侧和逆变侧的离散数学模型。针对传统的基于PI调节器的双闭环控制策略存在控制结构复杂、PI参数较多且整定困难和难以实现多目标优化控制等缺点,根据系统离散数学模型,提出基于模型预测控制的VSCHVDC系统整流侧直接功率控制和逆变侧直接交流电压控制策略。详细描述了所提控制策略的实现过程,提出权重系数的选取方法,并结合仿真实例进行详细说明及验证,克服了权重系数选择的主观性和盲目性。在PSCAD/EMTDC中搭建了向无源网络供电的VSC-HVDC系统,对整流侧无功指令突增、直流电压指令突增以及逆变侧空载、带线性负载、带非线性负载、负载突变、交流电压抬升、模型参数出现偏差和逆变侧交流故障等情况进行了仿真研究。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的稳态性能和动态性能,且模型参数鲁棒性较好,能在各种情况下向无源网络提供高品质电能。     

向无源网络供电的MMC-HVDC系统控制与保护策略EI北大核心CSCD

向无源网络供电的模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)系统是柔性直流输电技术的一个重要应用领域,因此有必要对其控制与保护策略进行研究。基于MMC电磁暂态数学模型,建立了d-q同步旋转坐标系下MMC欧拉?拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型,推导了适于MMC控制的无源控制规律,设计了内环电流无源控制器及向无源网络供电的MMC-HVDC系统定交流电压控制器。针对电网电压不平衡或交流系统不对称故障引起的负序电流,提出了基于EL模型的正负序电流无源控制器。为保证故障时系统能满足安全运行的条件,提出了故障时的控制保护策略。最后在PSCAD/EMTDC中对MMC-HVDC系统各种运行工况进行了仿真验证,并对正负序无源控制器和矢量控制器的控制性能做了仿真对比,仿真结果表明,所提出的控制器和控制保护策略具有良好的动稳态控制性能,便于工程实际应用。