VSC-HVDC向三相不对称无源网络供电的控制策略研究

VSC-HVDC具有良好的动静态性能,若采用合理控制策略则可调控有功与无功的输出,进而改善电能质量。然而现有控制策略在由VSC-HVDC向三相不对称无源网络供电时可能导致输出电压不对称,进而造成控制效果不理想。建立了VSC的内环d/q解耦控制器,整流侧定直流电压控制器和逆变侧定交流电压控制器。对于整流侧控制器,在电压外环,对PI参数增加模糊自整定;在电流内环,将PI控制改为两相静止坐标系下的PR控制,减少了超调和谐波输出量。对于逆变侧控制器,由于输出的三相电压产生畸变;利用PR控制可以无静差跟踪正弦信号,将逆变侧控制改造为"外环定电压PR控制—内环电流d/q解耦控制",解决了三相交流电压的不平衡问题。仿真结果表明,该控制策略可提高整流侧超调时间和反应时间,并有效解决了逆变侧输出电压不对称的问题。     

VSC-HVDC互联系统电压稳定控制策略

柔性直流输电系统具有有功无功可独立解耦控制的特点,使其不仅可以实现直流系统内有功的合理分配,还可以通过对无功的控制辅助所连接的交流系统以维持电压稳定。为充分挖掘电压源型换流站无功输出潜力,提高与之连接的交流系统的电压稳定性,作者提出一种基于VSC-HVDC互联系统的电压稳定控制策略。在两端柔性直流系统中,对整流站采用直流电压偏差斜率控制,逆变站采用定直流电压控制,按照无功优先模式设置电流限幅即以无功电流的大小决定有功电流的限幅值,分别针对整流站和逆变站设计有功电流动态限幅控制器,扩大无功电流限幅值。在不需要站间通信的情况下,将VSC-HVDC输电系统部分有功转换为无功,提高了换流站的无功输出能力,以此减轻扰动或事故端系统调整无功的负担。通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提控制策略充分利用了VSC-HVDC互联系统的功率调整能力,提高了VSC-HVDC互联系统的交流电压稳定性。该控制策略为通过VSC-HVDC系统连接的交流系统的电压稳定问题提供了一种新的解决方案。     

VSC-HVDC在交流电网非故障时的控制策略研究

电压源换流器型直流输电(VSC-HVDC)是一种以电压源换流器和脉宽调制等技术为基础的新型直流输电技术。由于具备向无源系统或者弱交流系统供电、有功功率和无功功率能快速独立控制、易于构成多端网络和环境友好等优异性能,VSC-HVDC在输电和配电领域都有着非常广泛的应用前景。阐述了VSC-HVDC的结构和基本原理,指出PWM技术是VSC工作的基础,通过PWM控制VSC输出电压的幅值与相位即可控制换流站向交流系统注入的有功功率和无功功率。然后根据VSC-HVDC的控制体系和控制策略,指出在设计VSC-HVDC的控制系统时,可以通过合理的控制策略来提高系统在故障情况下的不间断运行能力。最后通过在MATLAB软件中搭建单相和三相VSC逆变电路模型进行仿真分析,证明控制策略的正确性,符合实际中直流到交流的逆变结果。     

黑箱系统的一种简便自适应预测控制策略

采用一种输入输出增量式一元线性回归模型作为黑箱系统的预测模型，应用投影算法估计模型参数．该模型将对象输出增量分解为2个分量：一个为非零控制增量作用下的强制分量，另一个为控制增量为零时的自由分量，是一种非齐次时变线性模型．此外，应用广义预测控制理论，提出了一种基于该模型的自适应多步预测控制策略，导出了基于该模型的多步最优预测算式和最优控制律．该控制策略不仅具有广义预测控制的强自适应能力和强鲁棒性，且模型参数少，算法简单，适用于黑箱系统的控制．仿真结果表明该控制策略是有效的。     

含VSC-HVDC的混合MIDC系统强度计算及仿真分析

针对多馈入直流(MIDC)系统在受端交流电网故障易引发一回或多回直流换相失败,将电压源换流器高压直流(VSC-HVDC)引入到MIDC系统中,改善LCC-HVDC逆变侧母线电压特性。建立了考虑受端系统负荷特性的简单混合MIDC系统详细模型,可将此作为未来MIDC系统的一个子单元。理论推导了该模型的有效短路比(ESCR),提出了近似计算方法。最后借助于PSCAD/EMTDC仿真,分析了LCC-HVDC逆变侧发生三相短路,简单混合MIDC系统的动作特性;研究了逆变站在不同电气距离下,LCC-HVDC换相失败免疫性指标(CFII),并以CFII验证了近似计算方法的有效性。结果表明,混合MIDC系统有助于提高ESCR,增大CFII,减少换相失败几率。     

基于VSC-HVDC并网的海上风电场无功补偿控制策略

随着规模的扩大和并网距离的增加,海上风电场对电网电压稳定性影响愈加显著。针对经VSC-HVDC并网的双馈型海上风电场,逐一分析双馈机组(Double-fed induction generators,DFIG)特性和VSC-HVDC系统结构特征以及控制模型。在此基础上提出利用风电场侧换流站、风机网侧变流器和转子侧变流器三者相协调的无功控制策略,以提高系统电压稳定性。最后以CIGRE B4-39系统为例,运用DIgSILENT软件进行建模仿真,分析海上风电场出口母线电压发生跌落事故时并网点电压、各无功电源输出功率和风电场有功功率波动曲线,验证该控制策略的有效性。     

基于RTDS的三电平VSC-HVDC多目标控制及仿真

建立了二极管中性点箝位三电平(NPC)换流器的动态数学模型,讨论了基于三电平换流器的高压直流输电系统的有功和无功基本控制策略。为了能充分利用VSC-HVDC的可控制性,开发了可以分别对直流和交流系统进行控制的多目标控制器。采用了改进的正弦波PWM(ISPWM)技术,提高了直流电压的利用率。基于RTDS的实时数字仿真实验验证了所提出的控制策略和控制器,展示了VSC-HVDC的良好的性能。     

极弱受端交流系统情况下利用STATCOM启动LCC-HVDC系统研究

传统电网换相高压直流输电(LCC-HVDC)要求交流电网提供换相支撑,因此受端交流系统要有足够的强度。当受端系统为极弱交流系统时,LCC-HVDC系统的启动和运行就十分困难。将静止同步无功补偿器(STATCOM)接入LCC-HVDC逆变侧的交流母线,组成混合直流输电系统,来启动受端是极弱交流系统的LCC-HVDC系统。首先,搭建了由STATCOM和LCC-HVDC组成的混合直流输电系统的模型,设计了STATCOM和LCC-HVDC的控制策略,提出一种混合直流输电系统的启动控制方法。采用分步启动的方式,先启动STATCOM,然后启动LCC-HVDC系统,在启动时,STATCOM串联了限流电阻,并采用了基于DQ轴解耦的控制策略。LCC-HVDC系统则采用软启动的方式,启动过程中逐渐增大电流调节器整定值至额定值,直到系统完全切换为正常运行时的控制策略,启动结束。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该启动控制方法的可行性和有效性。     

预测输出的控制系统设计

目的　研究预测输出的控制系统设计技术 .方法　利用系统当前输出信息预测未来输出的控制策略 ,针对系统模型研究了一种设计方法 .结果　对于该校正方法应用于控制对象进行参数整定 ,并进行了系统仿真 .结论　该设计方法简单实用     

预测输出的控制系统设计

目的 研究预测输出的控制系统设计技术。方法 利用系统当前输出信息预测未来输出的控制策略，针对系统模型研究了一种设计方法。结果 对于该校正方法应用于控制对象进行参数整定，并进行了系统仿真。结论 该设计方法简单实有。     

连接VSC-HVDC的弱电网低频振荡研究

电压源换流器型的高压直流输电连接弱电网时,逆变站采用虚拟转动惯性控制方式,将VSC-HVDC的逆变站模拟为同步发电机以增加受端交流系统的转动惯量,为受端电网提供动态频率支持。受端电网可能会因为电力系统的负阻尼作用产生低频振荡现象而造成系统不能正常稳定运行。理论分析了VSC-HVDC连接弱电网的低频振荡问题,提出采用增大逆变站阻尼系数的方法抑制弱电网的低频振荡。利用PSCAD/EMTDC软件进行仿真,结果表明所采用的方法能够较好抑制此情况下弱电网的低频振荡。     

VSC—HVDC系统的控制策略及其仿真研究

建立了VSC-HVDC系统的数学模型,基于鲁棒控制理论,将系统对VSC-HVDC的控制目标转化为对其交流侧有功和无功电流的控制来实现,并进行了控制方案设计．仿真实验表明所设计的控制器能够快速反应达到预定的指令目标,具有良好的鲁棒性．     

高层建筑非线性地震反应的半主动模型预测控制

介绍了第三代结构控制的基准问题,通过研究地震激励高层建筑非线性反应的半主动控制,建立了高层建筑非线性地震反应的多步预测模型,模型中考虑了闭环控制系统中存在的时滞.基于非线性反应预测模型的Kal-man Bucy状态估计器,采用磁流变阻尼器作为控制装置,提出了半主动模型预测控制策略,并对一个20层基准建筑进行了非线性反应的数值仿真分析.将振动仿真结果与其他控制策略的结果进行对比分析,结果表明,半主动模型预测控制是一种性能优良的控制策略,能有效地抑制高层建筑结构的非线性地震反应,减小强烈地震或罕遇地震对建筑结构的破坏.     

VSC-HVDC控制系统分析

介绍基于电压源换流器的高压直流输电系统(VSC-HVDC)的基本原理,分析两端有源交流电网互联的VSC-HVDC系统(包括内环控制回路、外环控制回路、锁相环),设计控制方案.并在MATLAB/SIMULINK中建立基于该系统的仿真模型,分析稳态条件下的扰动响应,仿真结果表明:该方案能及时响应各种扰动,具有良好的稳定性和...     

一种新型模块化多电平DC-DC变换器北大核心

具有损耗小、传输容量大优点的高压直流电网被认为是建立大容量能量传输系统的关键,而为实现不同电压等级的直流电网互联,迫切需要一种适应于高压大功率场合的直流变压器（DC-DC变换器）.基于模块化多电平技术设计了基于半桥子模块拓扑的三相DC-DC变换器,采用等效电路的方法分析了其工作原理、电压变比和有功功率传输.变换器采用双环的直接电流控制,并针对变换器两侧设计了不同的控制策略,一次侧给定移相角并采用定交流电压控制,二次侧采用定直流电压和定无功功率控制.变换器利用最近电平逼近调制和基于排序算法的子模块均压策略.最后在PSCAD/EMTDC环境下仿真验证了变换器的直流变压能力以及控制策略的合理性.     

一种新型模块化多电平DC-DC变换器

具有损耗小、传输容量大优点的高压直流电网被认为是建立大容量能量传输系统的关键,而为实现不同电压等级的直流电网互联,迫切需要一种适应于高压大功率场合的直流变压器(DC-DC变换器)。基于模块化多电平技术设计了基于半桥子模块拓扑的三相DC-DC变换器,采用等效电路的方法分析了其工作原理、电压变比和有功功率传输。变换器采用双环的直接电流控制,并针对变换器两侧设计了不同的控制策略,一次侧给定移相角并采用定交流电压控制,二次侧采用定直流电压和定无功功率控制。变换器利用最近电平逼近调制和基于排序算法的子模块均压策略。最后在PSCAD/EMTDC环境下仿真验证了变换器的直流变压能力以及控制策略的合理性。     

非线性多变量离散自适应控制

为了获得一种结构简单、参数整定方便的控制策略,研究了化工过程的一种非线性自适应控制方法。该方法采用非线性多变量模型来近似化工过程的动态特性,并将一般模型控制算法(GMC)与非线性观测器结合,将被控对象模型直接嵌入到控制中,用非线性观测器来进行参数在线辨识,构成自适应控制系统。该非线性控制系统在控制没有约束的情况下,控制系统为一个线性伪二阶系统。控制器参数整定方便,其中非线性观测器整定参数只有一个。该系统用于压力容器的控制,实时控制表明非线性自适应控制系统性能良好。     

基于Clark变换的VSC-HVDC系统控制器设计 及其PI参数整定

随着我国对输电技术要求的不断提高,发展和应用电压源型高压直流输电技术(VSC-HVDC)已经成为必然趋势.VSC-HVDC技术中的控制系统对柔性直流输电的正常运行尤为重要,柔性直流输电系统的控制直接关系到柔性直流输电系统的安全、经济运行.利用Clark变换建立数学模型的思想,经常应用于无功功率补偿、故障分析、锁相环设计和单端控制器设计中,故沿用该思想方法,提出一种基于Clark变换的VSC-HVDC系统PI控制器结构并利用状态空间平均法进行PI参数整定.并且分别从耦合、稳定性、跟随性和总谐波畸变率四方面与传统PI控制器进行了比较.并通过Matlab仿真软件搭建基于Clark变换的VSC-HVDC系统PI控制器模型并对设计的PI控制器进行仿真验证.     

向微网供电的级联换流器均压控制策略

直流侧串联交流侧并联的级联换流器拓扑目前是中低压小容量场景下输电系统换流器的较优选择,针对级联换流器直流侧电容均压问题,以级联换流器的数学模型为基础,提出了一种可以向全/高比例新能源微电网供电的具备均压功能的级联换流器控制策略,包括均压定电压/频率控制和均压优化下垂控制,并根据混合势函数理论分析了所提控制策略的大信号稳定性,给出了控制器的参数设计要求。相比传统均压策略,提出的策略不仅能参与系统的频率控制/调节,均压优化下垂策略还能免去模块间的数据通信。仿真结果表明,所提策略能在稳态和各种故障工况下实现均压功能,实现了对全/高比例新能源微网的频率调节,保证系统频率不超出安全阈值。     

VSC-HVDC系统起动过程控制及仿真

对基于电压源换流器(VSC)的直流输电(VSC-HVDC)系统的起动过程控制策略进行了研究。根据VSC起动过程的特点,设计了对VSC-HVDC系统模型起动的控制器,为避免起动过程的过电流采用了一定的限流措施。仿真结果表明所设计的控制器具有良好的控制性能。