基于自抗扰控制技术的VSC-HVDC系统控制器设计

简要概述基于电压源型换流器的轻型直流输电(VSC-HVDC)系统的工作原理,建立在同步旋转坐标系下的暂态数学模型。采用自抗扰控制(ADRC)方法设计送端系统和受端系统外环电压、功率控制器,以产生内环电流参考值。送端系统外环采用最优控制函数(Fal函数),内环采用一阶自抗扰控制器来跟踪参考电流;受端系统外环采用一阶自抗扰控制器,内环采用Fal函数来跟踪参考电流。采用以上控制策略实现系统模型的完全解耦并实现有功功率、无功功率独立控制的目的。利用MATLAB/Simulink对所设计的控制器进行数字仿真,仿真结果显示:对于交直流系统电压变化、有功功率及无功功率阶跃的情况,系统均能实现快速的动态响应,达到满意的控制性能指标。     

VSC的多端直流输电系统的控制策略

采用电压源换流器(VSC)的新型直流输电技术有两端和多端系统,在目前的电力运输中具有广泛应用,如在分布式发电及中/低电压输配电等方面均有已用。本文通过介绍采用以直流电压-有功功率为调节特点的多端直流输电系统的控制手段来提高系统运行的可靠性。再通过实验分析该方法的可行性,与单点直流电压的控制手段进行比较发现,可显著提高直流电压的质量和换流器的利用效率等。     

多端直流输电技术及其发展

分析了多端直流输电系统的运行机理,概述了国内外多端直流输电的应用情况,并从多端直流输电系统的模型建立、控制策略、直流调制、潮流计算以及基于VSC的多端直流输电技术等几个方面综述了国内外在理论方面的研究成果,展望了多端直流输电技术的发展趋势,认为多端高压直流输电也是我国大区电网发展中值得考虑的一种电网互联模式和可供选择的输电方式.     

多端直流输电技术及其发展

分析了多端直流输电系统的运行机理,概述了国内外多端直流输电的应用情况,并从多端直流输电系统的模型建立、控制策略、直流调制、潮流计算以及基于VSC的多端直流输电技术等几个方面综述了国内外在理论方面的研究成果,展望了多端直流输电技术的发展趋势,认为多端高压直流输电也是我国大区电网发展中值得考虑的一种电网互联模式和可供选择的输电方式。     

高压直流输电系统的自抗扰控制方法

对象模型的不确定性和状态量微分信号难以提取一直是阻碍基于确定性模型的HVDC非线性控制方法投入实际应用的因素。文中将非线性自抗扰方法应用于HVDC系统的控制，利用非线性变换将HVDC详细模型进行反馈线性化，提出了基于非线性自抗扰控制的整流侧定电流和逆变侧定熄弧角控制方法。数字仿真表明，该控制方法适用于较大的模型不确定性和内外扰动，具有很强的鲁棒性。     

基于VSC的多端直流输电系统的仿真研究

基于电压源换流器的直流输电技术(VSC-HVDC)是一种新型的输电技术,笔者分析了VSC-MTDC系统的基本原理和特点及直流输电系统的运行方式,并利用MATLAB/Simulink建立基于VSC换流器的三端和五端直流输电系统的模型,改进了控制系统,最后通过仿真试验,验证了VSC-MTDC系统可以灵活的控制有功功率,且可靠性较高.     

轻型高压直流输电技术简介

介绍了在原有的高压直流输电的基础上，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高压直流输电，比较了轻型高压直流输电与传统的高压直流输电之间的区别。简要介绍了轻型高压直流输电的特点、在国外的一些应用以及在我国的发展状况，并展望了其发展前景。     

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。     

基于扩张状态观测器的直流电动机转速自抗扰控制器设计

针对直流电动机速度控制系统负载的未知时变特性和被控对象参数的不确定性,首先建立直流电动机速度系统的模型,将不确定性负荷扰动和未建模动态视为一个综合扰动项,然后利用扩张状态观测器对综合扰动项进行观测和补偿,基于自抗扰控制技术设计了一个不依赖于对象模型的直流电动机速度鲁棒控制器。仿真结果证明:该控制器不仅有效地抑制了不确定负荷扰动的影响,同时对系统内部参数如电动机转动惯量、电枢电阻、转矩常数等的摄动也具有较强的鲁棒性。     

MMC-HVDC的二阶线性自抗扰控制策略

基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)技术已得到广泛运用,但传统基于dq同步旋转坐标系的双闭环PI控制中电流内环需要依赖系统数学模型进行前馈解耦补偿,并且一阶非线性自抗扰控制器设计参数过多、整定困难。针对上述问题,提出了MMC-HVDC的二阶线性自抗扰控制策略。设计了MMCHVDC的双闭环二阶线性自抗扰控制器,实现了有功和无功功率的完全解耦控制,所设计控制器还具有响应速度快、抗扰能力强以及不依赖被控对象数学模型等优点;为了降低桥臂子模块的开关次数,改进了子模块电容电压平衡控制算法;在PSCAD/EMTDC中搭建了21电平MMC-HVDC的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了所设计控制器具有良好的控制性能和电容电压平衡控制算法的有效性。     

基于多代理技术的VSC-MTDC控制系统

基于电压源型换流器(VSC)的多端直流输电(VSC-MTDC)系统在分布式发电、可再生能源发电、中/低压输配电、电力市场等方面具有广阔的应用前景.文中分析了VSC-MTDc系统的特点及其控制方法的研究现状.为满足VSC-MTDC控制系统快速、有效的要求,利用多代理系统(MAS)的基本特性和功能,设计了一种基于MAS的VSC-MTDC控制系统,并提出了基于MAS的VSC-MTDC系统协调控制策略,详细分析了底层Agent控制的实现方式.对一个典型的四端VSC-MTDC系统进行了仿真.仿真结果表明MAS能够有效地对各VSC进行协调控制,保证VSC-MTDC系统运行高效、稳定.     

VSC-MTDC互联系统频率稳定控制策略

直流系统的定有功控制方式牺牲了交流侧系统在发生事故时相互支援的能力。根据电压源型换流器高度可控、灵活高效的特点,提出一种适用于多端柔性直流输电(voltage sourced converter based multi-terminal high voltage direct current,VSC-MTDC)互联系统的频率稳定控制策略。该策略不需要站间通信,通过附加频率控制使换流站可对交流侧系统的频率做出响应,通过直流电压斜率控制使多个换流站共同分担直流网络中的不平衡功率,从而实现了一侧交流系统频率发生较大变化时,其余交流系统可通过VSC-MTDC进行功率支援,缓解事故系统的有功不平衡状况。最后通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提策略充分利用了VSC-MTDC互联系统的频率调整能力,减小了故障端系统的频率变化量。     

一种基于电压源型多端直流输电的供电系统

针对目前单个电压源型FACTS装置只能抑制和消除某一种特定的电能质量问题,提出了一种能综合控制电能质量的新供电方案,其核心是将电压源型多端直流输电系统应用于向重要负荷供电的方案设计。介绍了该供电方案的系统结构,并设计了相关的控制器。一电压源型五端供电系统在几种典型异常运行工况下对重要负荷供电影响的数字仿真表明,电压源型多端直流输电系统是实现电能质量综合控制的有效供电方案。     

多端柔性直流输电系统启动控制及其仿真

启动控制是多端柔性直流输电（VSC-MTDC）系统中重要的附加控制。合适的启动控制策略可以减小VSC-MTDC启动时产生的过电压和过电流,缓解其对交流电网和各个元器件的冲击,防止设备损坏。为此,首先分析了VSC-MTDC系统过电压过电流的形成原因,针对不同的启动阶段设计了适合于VSC-MTDC系统的启动控制策略,最后在PSCAD/EMTDC环境下建立了VSC-MTDC系统的模型,验证了设计的启动控制策略。仿真结果表明,该控制策略可以有效地抑制启动过程中的过电压和过电流,保证系统平稳地过渡到额定运行状态。     

基于直流电压—有功功率特性的VSC-MTDC协调控制策略

提出了一种用于大规模海上风电并网时电压源换流器型多端直流(VSC-MTDC)输电系统的协调控制策略。以典型的五端直流输电系统为例,提出了基于本地控制器的换流站间协调控制策略,基于直流电压-有功功率调节特性给出了辅助换流站的改进下降控制策略以及定有功功率控制(APC)换流站的改进控制策略,分析了两换流站的工作模式,根据直流网络的潮流分布和最大最小运行方式给出了辅助换流站和APC换流站参数选择的依据。最后,PSCAD/EMTDC仿真验证了在正常、主导换流站故障和辅助换流站故障工况下协调控制策略的有效性;仿真结果表明,该协调控制策略能够实现多端直流输电系统换流站间的有功功率分配,控制效果良好。     

适用于大规模风电并网的多端柔性直流输电系统控制策略

提出了一种适用于区域大规模风电并网的六端柔性直流输电系统,设计了该系统的协调控制策略,即送端电压源型换流器(VSC)采用交流电压控制、受端VSC采用直流电压下垂控制。以直流网络损耗最小作为优化目标,计算了系统稳态运行点。通过在PSCAD/EMTDC平台上搭建仿真算例,验证了所提出的系统控制策略可以自动跟踪风电功率波动并协调受端功率分配。通过设计系统启动和风功率波动及交流侧故障和换流器停运的仿真算例,验证了该六端柔性直流输电系统具有良好的功率调控能力和运行灵活性。     

VSC- MTDC输电系统的新型混合式控制策略

以提高电压源型多端直流输电（VSC-MTDC）的运行可靠性为目的,针对VSC-MTDC输电系统现有控制策略存在的问题,提出了一种基于VSC-MTDC输电系统主、从式控制和电压下降式控制的新型混合式控制策略,并根据控制策略设计了相应的VSC控制器。该控制策略可以根据系统扰动的大小,使输电系统在主、从式控制和电压下降式控制中自由切换,最大限度地保持系统的稳定运行。采用在PSCAD/EMTDC中搭建的基于电压源型换流器四端直流输电系统仿真模型,对所提出的控制策略进行了仿真验证,仿真结果表明：直流输电系统能够自动进行均流且不失稳定性;每个换流器可以独立调节向直流网络输送的直流功率;新型控制方案确实可行。     

真双极多端柔性直流输电系统多目标协同控制策略

目前,基于电压源型换流器的多端柔性直流输电（VSC-MTDC）技术已得到广泛应用。真双极VSC-MTDC换流站中正、负极换流器具有可独立控制的特点,为进一步提升真双极VSC-MTDC系统的控制灵活性,首先对同一换流站中正负极独立换流器分别采用不同控制策略的可行性及存在的交互影响进行了理论分析,进一步提出了真双极VSC-MTDC的多目标协同控制策略。同一换流站的正、负极独立换流器分别采取不同的控制策略,并针对系统不同运行工况,通过相应的极间协同控制策略,同时实现了对交流电压控制稳定性和双极直流电网有功功率消纳能力的提升。基于PSCAD/EMTDC搭建真双极VSC-MTDC仿真系统,验证了各种运行工况下所提控制策略的适用性和有效性。     

基于VSC的多端直流输电系统的控制策略

在换流器控制器设计中,采用基于输入输出反馈线性化策略的双闭环控制器结构和直流电压前馈补偿环节,既实现有功和无功的解耦控制,又改善了换流器交流侧的输出电压和电流波形.在多端系统稳定控制中,提出了多点直流电压控制策略,它提高了多端系统的功率平衡能力和运行的可靠性与经济性.文章对1个5端的电压源型直流输电( voltages...     

基于LCC-VSC多端混合直流输电系统的启停控制策略及动模试验

为了研究验证基于电网换相换流器-电压源换流器(line commutated converter-voltage source converter,LCCVSC)多端混合直流输电系统的启停控制策略,搭建了完整双极的LCC-VSC三端混合直流输电动模平台,在LCC(整流)-VSC(逆变)、VSC(整流)-LCC(逆变)以及VSC(整流或逆变)接入常规LCC直流输电系统等混合直流输电运行模式下,对系统的启动和停止等关键控制策略以及一端投退对多端混合直流输电网络的影响进行了实验研究,并根据实验结果对混合直流系统的主要控制功能和特点进行了分析。实验结果表明所提出的控制策略能够实现混合直流输电系统的平稳启停和在线投退。