轻型高压直流输电控制策略研究

随着全控型功率半导体器件的发展以及在电力系统上的广泛运用,基于电压源换流器的轻型高压直流输电技术已逐渐成为未来电网发展的趋势,它不仅具有传统高压直流输电的优点,而且可以灵活实现潮流反转以及有功功率和无功功率的独立控制,这些独特的优点吸引了越来越多的国内外学者从事关于VSC-HVDC的研究。 本文介绍了VSC-HVDC的基本原理和控制方式,建立了基于同步旋转坐标系的VSC-HVDC暂态数学模型,并针对该模型引入了直接反馈解耦的控制策略,设计了功率内环、电压外环的双环控制器,实现了对电压源换流器高压直流输电有功功率和无功功率的解耦。重点分析了VSC-HVDC输电系统的非线性控制策略,由于VSC-HVDC系统数学模型是一个多输入、多输出的强耦合非线性系统,利用逆系统线性化理论实现电压源换流器高压直流输电的线性化解耦,并构造伪线性系统数学模型以便于整流端和逆变端控制器的设计。最后,运用滑模变结构控制理论设计控制器,实现对有功功率和无功功率的独立控制,保证系统在大扰动条件下的动态稳定性。 文中以VSC-HVDC的暂态数学模型为基础,分别分析了VSC-HVDC向有源网络供电以及无源网络供电的两种方式,通过仿真分析验证了基于逆系统方法的变结构控制器在系统大扰动情况下的动态稳定性,与直接反馈解耦控制方式相比较具有明显的优越性。并在无源网络供电的方式下,在逆变侧设计了定交流电压控制器,体现了VSC-HVDC向无源负载供电的动态稳定性。