风电并网VSC-HVDC系统模型预测控制策略

"风电并网, VSC-HVDC, 模型预测控制, 滞后补偿两步预测法, 脉宽调制" 风电并网中的VSC-HVDC（电压源换流器高压直流输电）系统是当前电力系统中的一种重要技术，它在连接可再生能源如风能到电网中起着关键作用。传统的双闭环控制策略在VSC-HVDC系统中存在一些问题，包括控制结构复杂、PI控制器参数多且难以调整、响应速度较慢等。为了解决这些问题，研究者提出了适用于风电并网的VSC-HVDC系统的模型预测控制策略。 模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）是一种先进的控制方法，它基于对未来状态的预测来决定当前的控制决策，以优化系统的性能。在风电场侧换流器（WFVSC）上，该策略采用了基于优化模型预测的定交流电压控制。为了提高交流电压控制的精度，研究者提出了滞后补偿两步预测法。这种方法结合了模型预测控制和脉宽调制（PWM）技术，通过求解两个控制周期内的调制波最优解，生成用于WFVSC的开关信号，从而实现更精确的电压控制。 网侧换流器（GSVSC）则采用了有限控制集模型预测功率控制。基于GSVSC的离散数学模型，通过遍历寻优找到最小化代价函数的开关状态组合，这些状态用于实际的GSVSC操作。这种控制策略提升了系统的动态性能，使其在故障恢复时表现出更好的稳定性。 模型预测控制的VSC-HVDC系统具有显著的性能优势，包括优良的稳态特性、快速动态响应以及高效的故障恢复能力。这使得该系统能够为风电场提供稳定可靠的交流电压输出，确保风能的有效并网和高效利用。通过仿真测试，已经验证了这种控制策略的可行性和实际效果。 这项研究为风电并网的VSC-HVDC系统提供了新的控制思路，优化了系统性能，有助于提升风电场并网的稳定性和效率。这对于促进可再生能源的大规模应用，降低对化石能源的依赖，以及应对环境污染问题具有重要意义。