柔性直流輸電系統(tǒng)控制策略研究及其實驗系統(tǒng)的實現.pdf

1、柔性直流輸電(VSC—HVDC)技術極大地拓展了直流輸電的應用范圍。由于其在控制靈活性、環(huán)境保護、電力交易、綠色能源并網和提高電能質量等方面的優(yōu)良特性，成為當前輸配電領域的研究熱點之一。尤其在我國尚無實際工程的情況下，許多應用基礎問題仍需深入研究。 本文特別關注了VSC—HVDC的數學模型、控制策略和實驗系統(tǒng)等問題。從VSC—HVDC系統(tǒng)的模型、控制體系、控制策略及實驗系統(tǒng)的研制等方面進行了研究，取得的主要成果如下： (

2、1)推導了abc以及dq0坐標系下VSC—HVDC系統(tǒng)的數學模型。基于VSC—HVDC系統(tǒng)的低頻數學模型，建立了VSC—HVDC系統(tǒng)的動態(tài)等效電路。通過該電路可以清晰方便地分析VSC—HVDC系統(tǒng)中各變量擾動時的動態(tài)特性。對VSC—HVDC系統(tǒng)靜態(tài)特性的研究進一步揭示了VSC—HVDC的運行機理。 (2)構建了VSC—HVDC系統(tǒng)控制體系框架，具體提出了建立四層結構的VSC—HVDC系統(tǒng)控制體系框架的觀點，即直流系統(tǒng)控制層、換流

3、器控制層、閥組控制層和獨立控制層四層結構。闡述了VSC—HVDC控制系統(tǒng)的基本功能，指出了采用多重化配置和分層控制結構設計的必要性，明晰了控制系統(tǒng)各層次的控制功能和控制范圍以及各控制層次之間的關系，為VSC—HVDC控制系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎。 (3)設計了VSC—HVDC系統(tǒng)H∞控制器。針對PI控制器設計的缺點和從提高系統(tǒng)魯棒性的角度出發(fā)，采用H∞控制理論分別設計了VSC—HVDC面向無源網絡和兩端聯(lián)接有源網絡的H∞控制器。為了

4、更好地抑制交流系統(tǒng)電壓擾動對VSC—HVDC系統(tǒng)的影響，在對數學模型進一步推導的基礎上，設計了考慮系統(tǒng)電壓擾動的VSC—HVDCH∞控制器。 (4)設計并完成了VSC—HVDC實驗系統(tǒng)，包括主電路、控制子系統(tǒng)和監(jiān)控子系統(tǒng)三部分。利用所建立的實驗系統(tǒng)，進行了向無源網絡和兩端聯(lián)接有源網絡供電的實驗。為了彌補常規(guī)PI控制器的缺陷，設計了模糊自適應PI控制器，該控制器能夠實現自動調整PI參數，較好地適應了系統(tǒng)的各種變化，實驗結果驗證了它