VSC-HVDC系统模型预测直接功率控制设计与分析

"基于模型预测的VSC-HVDC系统直接功率控制" VSC-HVDC（电压源转换器型高压直流输电）系统是现代电力传输技术中的一个重要组成部分，它结合了直流输电的优点和全控型器件的灵活性。VSC-HVDC系统由于其低谐波含量、能够提供无功支持等特点，在新能源并网、电网异步互联以及配电网扩容等场景中具有广泛的应用潜力。 直接功率控制（Direct Power Control, DPC）是一种常见的VSC-HVDC控制策略，其主要优点在于快速的动态响应和简洁的控制结构。传统的DPC方法不依赖于旋转坐标变换和电流内环控制器，但存在开关频率不稳定、滤波器设计困难等问题。为克服这些限制，研究者们提出了一些改进方案，如采用空间矢量调制（SVPWM）和PI控制器来替代开关表和功率滞环，或者在内环中添加电流控制环节，但这些方法可能会导致控制结构复杂、参数调整困难。 模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）是一种先进的控制策略，以其简单的控制思想和优良的动态性能受到青睐。在VSC-HVDC系统中，MPC可以应用于无差拍控制、模型预测控制和电流预测控制等多种形式，旨在优化系统的性能。MPC通过对未来的系统行为进行预测，以最小化某个性能指标（例如功率误差），从而计算出当前最佳的控制决策。 本文提出的模型预测直接功率控制方案，针对VSC-HVDC系统，旨在在保持固定开关频率的前提下，最小化功率误差，实现瞬时功率对功率参考值的精确跟踪。设计了一个重复控制器来消除稳态功率误差，以增强系统的跟踪精度。通过Matlab/Simulink的仿真验证，该方案能确保两端换流器具有快速的响应速度和高的稳态跟踪精度，证明了设计的有效性。 该研究工作为VSC-HVDC系统的控制策略提供了新的思路，特别是在提高运行性能和优化控制结构方面。模型预测控制的引入，不仅简化了控制逻辑，还有助于改善系统的动态和稳态性能，对于未来VSC-HVDC技术的发展具有重要意义。