VSC-HVDC系统控制结构及稳态模型仿真

控制系统是VSC-HVDC系统的核心之一。在介绍VSC-HVDC系统结构的基础上,对该系统的数学模型和有功无功功率独立控制策略进行了研究,给出了VSC-HVDC系统的稳态数学模型。确定了该系统两端换流站的四个被控变量与相应控制量之间的对应关系,并对稳态模型的控制器进行了仿真实验。结果表明:所设计的控制器具有良好的控制性能,为该控制系统的硬件实验提供了理论基础。     

采用新型换流变压器的直流输电稳态模型

从2个方面分析了用于测试直流输电运行及控制性能的稳态模型（经典模型）存在的不足，提出了采用新型换流变压器的新的直流输电稳态模型，比较了其与经典模型在结构上的差异，阐述了新型换流变压器的设计特点及利用变压器耦合绕组的谐波安匝平衡作为滤波机理的新型滤波方式，并给出了新模型下换流器的稳态方程。通过详细的仿真计算，对比分析了经典模型与新模型各自的仿真结果，验证了所提出模型的正确性及其在抑制谐波与改善系统稳态运行性能方面的优越性。     

基于LMI方法的VSC-HVDC多重模型阻尼控制器设计

电压源换流器式高压直流输电（VSC-HVDC）具有快速功率调整特性，结合相应附加小信号阻尼控制策略可以提高系统的低频阻尼能力。基于线性矩阵不等式（LMI）的优化方法为电力系统阻尼控制提供了新的设计途径。文中采用2步LMI优化方法，在建立系统多个运行点小信号模型基础上分别设计单一模型和多重模型运行点阻尼控制器，以改善系统阻尼特性。在PSASP中对 3机系统的时域仿真分析表明，基于多重模型的阻尼控制器具有较强的适应性，可在大范围运行条件下向系统提供足够的阻尼。     

基于详细模型的HVDC系统非线性输出跟踪控制器

以往的HVDC系统控制研究采用的模型不够详尽，为了更真实地考察HVDC系统的控制特性，文中采用详细模型模拟了直流线路动态及触发延迟。采用此详细模型后微分几何方法及逆系统方法不便应用，为此提出了非线性输出跟踪控制器设计的关联度方法，这种方法物理意义明确，数学推导简单，适用范围广。应用此方法设计了详细模型下HVDC系统的非线性输出跟踪控制器，数字仿真表明所设计的这种HVDC系统控制器效果良好，关联度方法是有效的。     

高压直流换流站分散鲁棒自适应控制器的设计

针对高压直流输电系统(HVDC)，提出了一种换流站的分散鲁棒自适应控制器的设计方法。设计中引入自适应非线性阻尼项来抑制系统非线性不确定参数和未知有界干扰的影响，同时采用反演设计方法来克服控制器设计的复杂性，最后获得高压直流输电系统换流站的分散鲁棒自适应控制策略的一般表达式，并提供了整个系统的稳定性证明。所得控制器仅利用本地测量量实现，控制策略具有分散性和适应性。通过NETOMAC数字仿真，仿真结果证明该控制器比常规的PI控制器具有更好的控制效果。     

应用于DFIG风电场的VSC-HVDC控制策略

随着风力发电的快速发展，如何连接风电场和电网成为至关重要的问题。研究了基于双馈感应电机（DFIG）的风电场连接方式及控制策略，通过与交流输电和电流源型高压直流输电（CSC-HVDC）的比较，说明电压源型高压直流输电（VSC-HVDC）技术在连接风电场与电网方面具有独特优势。在换流站的 dq解耦控制基础上，对DFIG与VSC-HVDC的换流站的控制设计进行了研究。利用PSCAD/EMTDC平台对该方案进行了仿真研究。仿真结果表明，该方案可以实现一个换流站连接多台DFIG的结构，并具有良好的控制效果。     

VSC-HVDC主电路拓扑及其调制策略分析与比较

立足电压源换流器（VSC）-高压直流（HVDC）输电工程实际,旨在解决选用何种VSC拓扑方能使VSC-HVDC输电达到最佳性能,即找出相对最优的VSC拓扑及其调制策略。结合相应衡量指标,首先比较研究了两电平VSC采用不同调制策略时的特性,此比较研究较好平衡了两电平VSC谐波特性与开关频率这一对矛盾体;接着,对此比较研究中得出的相对最优拓扑与两电平12脉动、三电平二极管钳位及模块化多电平VSC间的特性进行分析;最后,得出结论:基于特定次谐波消除脉宽调制的两电平VSC与模块化多电平VSC为切实可行的2种换流器     

轻型高压直流输电技术的发展与展望

介绍了在原有高压直流输电(HVDC)基础上，以电压源换流器和绝缘栅双极晶体管为主要部件发展起来的轻型HVDC技术，分析了轻型HVDC的基本原理和技术特点，比较了轻型HVDC与传统HVDC之间的区别，简要介绍了轻型HVDC在国外的一些工程应用以及我国的研究现状，并指出目前的主要研究领域，展望了其发展前景。     

包含VDCCOL的VSC-HVDC改进控制策略

在交流系统故障或者甩负荷等暂态过程中，由于有功功率不平衡，电压源换流器型高压直流（VSC-HVDC）输电系统直流侧会出现过电压或者欠电压现象，危及换流阀、直流电容器和直流电缆等设备的安全。为了限制暂态过程中直流电压波动幅度，提出了一种改进的控制策略，即在外环有功功率控制器中增加了一个依赖于直流电压的电流指令限制单元（VDCCOL），它通过内环电流控制器有功电流指令的变化来反映直流电压的变化。当直流电压异常时，VDCCOL根据预设的特性迅速修正外环功率控制器输出的有功电流指令值，减缓有功功率的不平衡，从而达到限制直流过电压/欠电压的发展、保护设备安全运行和避免频繁切机等目的。仿真研究表明，文中提出的控制策略能有效地抑制故障条件下直流电压波动幅度，提高系统的运行特性。     

基于模糊免疫方法的次同步阻尼控制器设计

高压直流输电系统在一定条件下可能引发系统的次同步振荡。基于复数力矩系数原理与模糊免疫的方法设计了次同步阻尼控制器。该控制器检测到系统的次同步振荡信号后，能根据振荡情况对控制器参数进行自适应调整，整个控制器结构简单、稳定性强且易于工程实现。以2008年南方电网贵广Ⅱ直流系统为例，电磁暂态时域仿真结果表明了该方法应用于次同步阻尼控制器设计的有效性。     

直流输电系统的动态模拟

设计了高压直流输电动态模拟系统，该模拟系统的目的是为了校验应用于工程的直流控制保护系统, 并进行理论研究。根据模拟总体设计原则，对主接线、换流变、换流阀、直流场、交直流滤波器、线路-大地回路进行了模拟。模拟系统不仅能模拟正常运行的各种工况，还可以模拟交直流滤波器内部故障、输电线路故障、换流阀故障、换流变压器等各种故障情况，直观地反映了这些设备上的各种电压、电流量，包括它们的谐波和暂态过程，对控制保护的测试达到了预期的效果。     

高压直流输电典型控制系统的研究

高压直流输电系统的可靠运行依赖于其控制系统的正确应用,对此在阐述高压直流输电的基本原理及其控制的基本原则以及基于CIGRE直流输电标准测试系统的基础上,详细研究HVDC典型控制系统的结构,探讨采用软件PSCAD /EMTDC 研究交流系统故障时HVDC控制器的响应特性及控制系统的动态过程.     

高压直流输电系统非线性变结构控制器的设计

为了进一步改善高压直流（HVDC）输电系统的性能，采用在逆变侧定无功电流控制方式代替传统的定熄弧角控制，并将现代控制理论中非线性系统的状态反馈精确线性化方法与线性系统的变结构控制理论相结合，设计了非线性变结构控制器。仿真结果表明，所设计的新型控制器能够改善直流系统的性能，并提高交流系统的电压稳定性。     

高压直流换流站损耗计算软件的开发和应用

为提高高压直流换流站损耗计算的效率和准确性，根据IEC 61803标准中损耗计算模型，利用Visual Basic开发了用于换流站损耗计算的应用程序，其具有修改和保存相关参数、计算损耗、输出结果等功能。利用该程序计算了贵广二回直流系统换流站的损耗，证明该软件具有计算快速、准确、操作方便、界面友好、通用性强等特点，可以方便、可靠地用于其他换流站系统的损耗计算。     

基于模糊控制和模型预测控制的MMC-HVDC电流控制方法

针对传统MMC-HVDC电流控制方法中存在的电压外环控制中PI调节超调量大、响应速度慢、自适应能力差,电流内环控制需要依赖MMC系统数学模型进行解耦控制与前馈补偿等问题,在分析传统PI控制的基础上,提出一种基于模糊控制和模型预测控制的MMC-HVDC电流控制方法.该方法将模糊控制和模型预测控制分别应用到电压外环和电流内...     

金中水电送广西直流输电工程引起的直流偏磁影响及措施初探

“十二五”期间金中水电以直流输电的方式送广西300 MW,当直流输电系统以单极大地回线方式运行时,直流电流会对附近中性点直接接地的变压器产生较大的偏磁影响,危害变压器的安全运行.文中首先简要介绍了直流输电引起的变压器直流偏磁的形成机理及其对变压器的危害,然后总结了直流偏磁的抑制措施,最后结合金中水电送广西直流工程,对广...     

海上风电场并网控制系统建模与仿真

针对海上风电场容量大、距离远的特点,提出了基于电压源换流器（VSC）高压直流输电（HVDC）的海上风电场并网方案,分析了双端口VSC-HVDC的基本运行原理和VSC的数学模型,建立了连接风电机组侧VSC的功率控制器和连接并网侧VSC的电压控制器。为验证方案的可行性,在MATLAB/Simulink中建立了双端口VSC-HVDC的海上风电场并网模型,并模拟实际运行情况进行了仿真验证。仿真结果表明,提出的并网方案以及设计的控制系统能够实现海上风电机组的并网和稳定运行。     

MMC-HVDC电容电压均衡与环流抑制策略研究

针对MMC-HVDC子模块间电容电压出现不均衡及桥臂存在环流,笔者提出一种桥臂环流抑制与电容电压均衡控制的方法。该方法根据功率外环的输入偏差和输出大小对PI控制器的参数进行在线调节,改善功率外环PI控制器的动态响应性能;根据能量均分和电压均衡原理,使用准PR控制器对相间环流进行无静差跟踪控制,有效地均衡子模块电容电压和抑制相间环流。仿真及实验结果表明,所提出的MMC-HVDC控制策略具有较好的电容电压均衡和谐波环流抑制能力。     

高压直流输电系统换相失败的概率分析

换相失败是直流逆变系统最常见的动态故障，其概率分析是对传统确定性分析的一种重要补充。提出了换相失败的概率分析方法，给出了一组不同故障在不同时刻发生时熄弧角的计算公式。充分利用影响换相失败的因素之间的概率关系，考虑控制装置的快速调节作用，用Monte-Carlo模拟法统计计算换相失败的概率指标。所得结论对避免换相失败、保证直流系统稳定运行具有一定的指导意义。