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(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了直流輸電的發(fā)展，隨著可關(guān)斷器件性能的改進(jìn)和容量的提升，基于電壓源換流器(VSC)和脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)為基礎(chǔ)的柔性直流輸電(VSC-HVDC)已實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。柔性直流輸電以全控型半導(dǎo)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(dú)有的優(yōu)勢(shì)，正成為國(guó)內(nèi)外的電力規(guī)劃單位，科研院所，制造單位研究重點(diǎn)。
　　 本文首先分析了柔性直

2、流輸電運(yùn)行的基本原理，在此基礎(chǔ)上建立了VSC-HVDC的數(shù)學(xué)模型，包括高頻數(shù)學(xué)模型和低頻數(shù)學(xué)模型。
　　 其次，論述了VSC-HVDC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和分層結(jié)構(gòu)，并以此為依托，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)了詳細(xì)的定直流電壓和定交流電壓控制器來(lái)反映直流電壓和有功功率，交流電壓和無(wú)功功率的關(guān)系；設(shè)計(jì)了基于逆模型的定有功功率控制器和定無(wú)功功率控制器；對(duì)deadbeat(無(wú)差拍)控制應(yīng)用于

3、VSC-HVDC系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)，設(shè)計(jì)了基于deadbeat控制原理的交流電流控制器。
　　 再次，依托所設(shè)計(jì)的控制器和PSCAD/EMTDC仿真工具建立了詳細(xì)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(dòng)態(tài)特性；研究了在控制切換時(shí)VSC-HVDC系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性；對(duì)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(shí)VSC-HVDC系統(tǒng)的功率反轉(zhuǎn)特性進(jìn)行了對(duì)

4、比研究；研究了兩端換流站作為STATCOM運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。研究證明所設(shè)計(jì)的VSC-HVDC控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，具有快速性和強(qiáng)魯棒性；實(shí)現(xiàn)了有功功率和無(wú)功功率的解耦控制，實(shí)現(xiàn)了兩端換流站的獨(dú)立控制。
　　 最后，從研究PSCAD/EMTDC與柔性直流輸電實(shí)際控制系統(tǒng)Hidraw程序的接口技術(shù)入手，提出了利用VSC-HVDC實(shí)際控制系統(tǒng)Hidraw程序與PSCAD/EMTDC仿真工具建立與實(shí)際控制系統(tǒng)程序相