向无源网络供电的VSC-HVDC系统的新型控制器设计

在同步旋转坐标系下采用电压源型高压直流输电的暂态数学模型,提出一种向无源网络供电的电压源型高压直流输电系统的新型控制策略。基于状态反馈线性化的逆系统方法,推导电压源型高压直流输电系统的逆系统模型, 构造出伪线性系统,实现了对电压源型高压直流输电系统有功功率和无功功率的解耦,最后采用滑模变结构控制理论对该伪线性系统进行综合,设计出滑模变结构控制器,并对于反馈线性化中重要的隐动态问题进行了讨论,保证了控制系统的稳定性。仿真结果表明,该控制器具有较好的动态性能和鲁棒性。     

向无源网络供电的VSC-HVDC系统控制策略

在同步旋转坐标系下,利用电压源型高压直流输电(voltage source converter based high voltage DC,VSC-HVDC)的暂态数学模型,提出了一种向无源网络供电的VSC-HVDC系统新型控制策略。基于非线性系统反馈线性化控制的逆系统方法,推导了VSC-HVDC的逆系统模型,构造了伪线性系统,实现了对VSC-HVDC系统有功功率和无功功率的解耦。采用极点配置方法对该伪线性系统进行了综合,设计了控制器,并对反馈线性化中重要的隐动态问题进行了讨论,保证了控制系统的稳定性。仿真结果表明,该控制器具有较好的动态性能。     

向无源网络供电的VSC-HVDC系统的控制器设计

建立了在同步旋转坐标系下新型直流输电系统的暂态数学模型,对向无源交流网络供电的直流输电系统的控制器进行了设计。整流侧控制器由基于输入输出反馈线性化的解耦控制器和电网电压矢量定向策略构成,实现电流的解耦控制和有功功率与无功功率的独立调节。逆变侧控制器则基于换流器稳态数学模型设计了定交流电压控制器,对无源交流网络的母线电压实现控制。基于PSCAD/EMTDC的数字仿真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验证。研究表明,所设计的控制器结构简单,具有良好的控制性能,并便于工程应用。     

基于逆系统理论的VSC-HVDC新型控制

在讨论电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)的控制策略中,根据所给出的拓扑结构,建立三相静止系统下的数学模型;再根据控制需要,通过派克矩阵,将VSC-HVDC转换为dq0旋转坐标下的数学模型;通过逆系统理论,将非线性VSC-HVDC系统强制线性化。同时,为了实现直流输电系统有功和无功的解耦控制,选择直流电流和换流站交流输入输出电流作为反馈来设计相应的控制器,并采用李亚普诺夫间接法证明了所提出的控制策略下VSC-HVDC闭环非线性系统的稳定性。计算机数值仿真显示,大扰动下的系统动态响应特性较好,可实现无功、有功的解耦控制,且具有一定的鲁棒性。     

含LC低通滤波器的VSC-HVDC系统的新型控制策略

通过引入LC低通滤波器来滤除逆变器产生的高次电压谐波,以提高向无源网络供电的VSC-HVDC系统的供电质量.在同步旋转坐标系下,包含LC低通滤波器的VSC-HVDC系统表现出强耦合、非线性特性,不利于控制器设计.首先采用逆系统方法将原系统线性化解耦成伪线性系统,再利用变结构控制理论设计伪线性系统的闭环控制器,既可以降低...     

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.     

VSC-HVDC对无源网络供电的非线性控制与仿真

分析了传统的基于双闭环的电压源型高压直流输电系统(VSC-HVDC)的控制结构.针对设置控制参数过于繁琐,提出了一种综合型的控制策略.首先利用微分几何方法简化整流侧控制参数的选择;同时结合改进的锁相环(PLL),克服了系统频率波动时对系统控制性能的影响;最后设计了逆变侧控制器.仿真结果表明,该控制策略在简化控制参数设置...     

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启动控制研究

合适的启动方式对减缓VSC-HVDC系统启动过程中对自身和交流电网的冲击非常重要.该文分析了VSC-HVDC的启动特性,提出基于拉普拉斯变换的启动电阻通用设计方法,设计了有助于无源侧交直流系统平滑启动的斜坡启动控制策略.仿真表明,所提启动控制策略具有良好的控制效果.     

MMC型柔性直流输电系统无源网络供电的直接电压控制

介绍了向无源网络供电的模块化多电平换流器(MMC)型电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)的系统结构和工作原理,引入了MMC的数学模型。提出了MMC无源逆变的直接电压控制策略,其中电压幅值控制由参考信号的直馈和负反馈PI补偿来实现,频率控制通过给定调制信号频率来实现,保证了良好的供电质量。在PSCAD/EMTDC中搭建了向无源网络供电的MMC型VSC-HVDC仿真系统,对有功和无功负荷变化以及交流电压降低等工况进行了仿真研究。仿真结果表明所设计的无源逆变控制器可以向无源网络提供高质量的电能。     

向弱电网供电的VSC-HVDC系统的模拟惯量控制策略研究

针对采用VSC-HVDC向弱电网供电时,受端弱电网惯量不足而出现扰动下暂态频率偏移较大的问题,提出了一种模拟惯量控制策略,以增大受端弱电网的惯量,从而提高系统的频率质量。为此,在对比换流站直流侧电容和同步发电机转子储能特性的基础上,建立了直流电压与系统频率的映射关系,从而得出了换流站所模拟惯量的具体计算等式。利用PSCAD/EMTDC就三种扰动下对VSC-HVDC逆变侧换流站分别采用传统控制和所提模拟惯量控制时进行了仿真比较。仿真结果表明,所提模拟惯量控制策略能够减小扰动下受端弱电网暂态频率偏移,提高受端弱电网的频率质量。     

Adaptive control design for VSC-HVDC systems based on backstepping method

An adaptive control design is proposed to improve dynamic performances of voltage source converter high voltage direct current (VSC-HVDC) systems. The adaptive controller design for nonlinear characteristics of VSC-HVDC systems, which is based on backstepping method, considers parameters uncertainties. For an original high-order system, the final control laws can be derived step by step through suitable Lyapunov functions. Thus, the design process is not complex. The effectiveness of the proposed adaptive controllers is demonstrated through digital simulation studies on a VSC-HVDC power system, using the PSCAD/EMTDC software package. The simulation results show that the controllers contribute significantly toward improving the dynamic behavior of the VSC-HVDC system under a wide range of operating conditions.     

向无源网络供电的VSC-HVDC控制性能实验研究

无论是正常时采用VSC-HVDC向孤立负荷供电,还是在电力系统发生大停电事故后的初期阶段利用VSC-HVDC使系统负荷快速恢复,其物理模型都可以看作是通过VSC-HVDC向无源网络供电.在给出两相同步旋转坐标系下的整流侧数学模型及控制策略和逆变侧数学模型及控制策略的基础上,建立了一套开放的具有上层控制和底层控制的向无源网络供电的VSC-HVDC物理实验系统.结合黑启动过程中过电压的抑制和需要保持电压频率的稳定两个方面,在实验系统上进行了一系列的实验,结果表明该VSC-HVDC实验系统具有良好的控制性能.     

海上风电场柔性直流输电变流器的无源性控制策略

由于海上风能并网直流输电变流器模型本身存在非线性强耦合特性,常规PI调节器控制方式需调节的参数较多,难以获得理想的动态特性.提出利用非线性系统无源性理论.将变流器两相同步旋转坐标系下的数学模型以拉格朗日方程形式表达,验证被控对象为严格无源系统,选取光滑可微的正定存储函数作为Lyapunov函数,满足控制系统在原点渐近稳...     

一种柔性直流输电系统PID-ANFIS优化控制方法

针对柔性直流输电系统(Voltage Source Converter based High-Voltage Direct-Current,VSC-HVDC)双闭环控制中PI控制存在参数整定困难及控制器数量过多等问题,提出一种具有PID功能的自适应神经元模糊推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System with PID function,PID-ANFIS)控制器用于该系统控制。其中,PID-ANFIS控制器兼有神经网络控制、二阶模糊控制及PID功能;同时提出的基于三重合作粒子群算法(Treble Cooperative Particle Swarm Optimization,TCPSO)用于优化该控制器中神经网络参数。TCPSO采用由降维合作、分组合作与记忆合作组成的三重合作策略,极大程度上提升了神经网络参数优化的精度。深入研究了TCPSO优化PID-ANFIS控制器参数的步骤。基于TCPSO优化的PID-ANFIS控制器能够实现VSC-HVDC系统的直接功率控制效果。仿真结果表明该控制器具有控制速度快、超调量小、抗干扰能力强等优点,是VSC-HVDC控制系统的一个可行方案。     

基于ARM架构柔性直流控制保护系统的低链路延时优化设计

基于进阶精简指令集机器(ARM)架构多核处理器芯片设计了柔性直流控制保护系统新一代平台,提出适用于柔性直流输电的4层控制系统通用架构,给出新平台控制保护主机配置方案及功能配置原则。建立换流器高频阻抗简化模型,推导得到负阻尼频率与控制链路延时的数学关系。分析柔性直流控制系统的链路延时构成,提出一种链路复用的在线延时测试方法;基于多核架构与高速接口,研究控制系统的低延时优化方案。最后,在基于实际工程参数的实时仿真系统中,对ARM架构新平台开展了功能和性能测试,并验证了低延时优化方案的有效性。     

基于单神经元的VSC-HVDC控制器设计与研究

对同步旋转坐标系下VSC-HVDC系统的控制策略进行了设计研究.基于VSC-HVDC系统在dqo坐标下的动态模型,采用双闭环直接电流控制策略,实现对有功、无功功率的独立调节;其中主要针对外环中常使用的传统PID控制器自适应差的缺陷,引入单神经元对PID参数在线调节以增强其自适应能力,提高系统动态和稳态性能.数字仿真验证了该控制器的控制性能比传统PID控制器好.     

VSC-HVDC多通道附加阻尼控制抑制次同步振荡

提出在基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)中采用多通道变参数的次同步附加阻尼控制(SSDC)来抑制次同步振荡的方法.在PSCAD/EMTDC中搭建了并联VSC-HVDC的IEEE次同步谐振第一标准测试系统,通过测试信号法得到在不同工况下发电机电磁转矩对调制功率的相位滞后特性,据此选择合理参数设计多通道变参...     

A suboptimal static controller for HVDC links supplying isolated AC networks

Contents The design of a centralized suboptimal static controller for HVDC links connected to load systems without AC generators, using the projective control technique, is presented. Frequency and voltage variations at the inverter side are the inputs of the static controller, while the modulation of the DC current settings and the constant extinction angle are the outputs. The design of this controller used to modulate the active power of the HVDC link to meet the various large load disturbances in the isolated AC network is realized, in a near optimal way, by taking into account the strength of the inverter AC voltage. Using a fundamental frequency digital simulation program, the proposed control system has been applied and tested in a realistic electrical AC/DC power system.

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Ein teiloptimaler statischer Regler für HGÜ-Systeme ohne Wechselstromquellen

Übersicht Der Entwurf eines zentralen teiloptimalen Reglers für HGÜ bei Systemen ohne Wechselstromgeneratoren wird vorgestellt. Als Eingangsgrößen des statischen Reglers werden die Frequenzund die Spannungsänderungen auf der Wechselstromseite des Wechselrichters gewählt, während die Modulation des Gleichstromsollwertes und der konstante Löschwinkel als seine Ausgangsgrößen betrachtet werden. Der Entwurf dieses Reglers, der die Wirkleistung der HGÜ-Anlage moduliert, um die unterschiedlich großen Laststörungen zu beseitigen, ist nahezu optimal realisiert worden unter Beachtung des Spannungswertes auf der Wechselstromseite des Wechselrichters. Durch Anwendung eines Programms für digitale Simulation wurde das vorgeschlagene Regelsystem für ein realisierbares WS/GS-Netz angewandt und geprüft.