（博士学位论文）基于VSC的HVDC控制及其动态特性研究

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大功率电力电子技术的发展，尤其是大功率全控电力电子器件，如
6 l: w7 C! ?5 h" j6 nIGBT,IGCT,GTO的发展，使得利用VSC(Voltage Sourced Converter)技术构成直流输电
换流站成为现实，从而形成一种新型的VSC HVDC，这种新型直流输电系统典型的代
4 W: Y2 d9 a% K表是HVDC Light，目前输送功率最大达到了350MW，直流电压达到±150kV，
500-1000MW将是下一代发展目标，预计随着器件进一步发展，VSC HVDC输出容量
7 r2 Q( c4 K% G. J! Y* v会进一步增加，损耗进一步降低，成本也会下降。不同于传统直流输电技术，这种新
型直流输电系统由于采用PWM控制技术，能够对换流站输出交流电压幅值和相角在
2 a+ T" h2 T2 T$ Q# g一定范围内连续可调，而且这种调节能够迅速完成，从而也能对系统潮流方便进行调
节。另一方面，随着新能源和分布式发电的发展，需要将新能源发电通过一定的变换
环节输入电网，VSC HVDC无疑是一种合适的方式。这种新型HVDC系统由于采用
& j9 o) j7 n. F; |3 v2 a( Y: S9 u了完全不同于传统HVDC控制方式，给电力系统带来了全新的特征，如何对VSC
% H' C: K8 y  q" ~HVDC本身进行控制以及新型直流系统引入后交直流系统之间相互影响是一个待研究
/ b$ r1 o' {; n5 l$ I* b! g5 G/ B的问题，本文重点在于建立VSC HVDC在电力系统中模型基础上，提出VSC HVDC
9 ~/ _& Y- D+ ]- t控制策略，研究了引入新型HVDC系统后交直流系统间相互影响。
5 p8 |7 Y/ K4 _& E7 m/ @3 ?本文在第二章建立了VSC HVDC在电力系统中的模型，包括AC/DC交直流混合
系统，以及含有多台发电机和VSC直流输电系统的多机系统模型，同时也在第八章建
/ w" Y! G1 ^* M/ Y! x立了多换流站的模型。第三章提出一种基于dq坐标轴分解的有功和无功解耦控制策
略，并用仿真研究了在提出的控制策略下交直流系统间相互影响，研究表明，在本文
$ G" x, k- j6 {- v% \9 J) x提出的解耦控制策略下，达到了预期控制效果，系统具有较好动态响应性能；另外在
第三章提出了一种VSC直流输电系统的逆系统非线性控制策略，实现了有功和无功的
  ?! @, b; b+ T1 |; j; [8 e解耦控制，该控制使得VSC HVDC系统在大扰动情况下有较好的稳定特性；传统直流
) W1 I6 S" y2 v% t) ^% \8 g6 A% ^系统中，常用直流功率调制来改善系统运行，所以在第四章，探讨了在有VSC HVDC
的交直流混合系统中，利用VSC HVDC的混合功率调制的方法来改善系统运行，研究
表明，在选择合适调制信号后，能够改善系统在各种扰动下的动态性能。
8 x6 J* L  J' h" {" Q- r3 a在第五章提出一种发电机励磁和VSC直流输电系统的优化协调控制策略，将该优
化控制策略应用到AC/DC以及多机系统中，仿真证明，在该控制策略下，交直流系统
$ X# ^7 }2 f& A' C, T5 S0 ]在发生故障或者扰动后，能够迅速恢复正常运行，同时，在多机系统中对比了采用优
) L) @0 O1 |1 a0 @/ a/ R; d化协调控制策略和常规的发电机系统与VSC HVDC分开调节两种情况，研究表明本文
提出的优化协调控制策略显示出比常规分开调节方式更好的效果；在第六章分析了
VSC HVDC基本控制特性，对比了相同的条件下，采用VSC直流输电和传统直流输
1 A5 P1 Z! t  M% F电给系统带来的不同影响，仿真证明，采用了VSC直流输电后，在适当的控制算法下，
VSC直流输电系统的调节作用更利于系统稳定和运行；

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afandi

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