VSC-HVDC系统稳态控制策略研究与仿真

"基于电压源换流器的HVDC系统稳态控制及仿真1张凯，李庚银，梁海峰，李广凯华北电力大学电气工程学院，河北保定（071003）" 本文详细探讨了基于电压源换流器（VSC）的高压直流输电（HVDC）系统的稳态控制策略和仿真技术。作者张凯、李庚银等人从VSC的特性出发，研究了VSC-HVDC系统的数学模型，强调了VSC具备的两个控制自由度，即能够独立调节有功和无功功率。 在VSC-HVDC系统的稳态数学模型构建过程中，研究人员利用VSC的这一特性，分析了系统两端换流站的被控变量与控制变量之间的关系。他们提出了基于相对灵敏度概念来确定这些变量的对应关系，这为设计高效的控制器奠定了基础。通过这种方法，他们设计了一种基于VSC-HVDC稳态模型的控制器，并进行了仿真实验。 仿真结果证实，所设计的控制器能够实现良好的控制性能，这不仅验证了理论模型的正确性，也为实际硬件实验模型的建立提供了理论指导。控制器的设计和仿真对于优化HVDC系统的运行，提高系统效率，减少谐波影响，以及确保电网稳定运行具有重要意义。 高压直流输电技术由于其在长距离大功率传输、跨频率交流系统联网等领域的应用，一直以来都是电力系统中的关键技术。然而，传统的基于相控换流器（PCC）的HVDC系统存在一些缺点，如需要大量无功补偿设备、依赖高短路比的交流电网等。VSC-HVDC技术的出现，利用电压源型换流器和脉宽调制（PWM）控制，克服了这些限制，可以向无源网络供电，扩大了HVDC的应用领域。 VSC的工作原理是通过控制IGBT等全控型功率器件的开关状态，实现电压的精确调节。其结构包括换流桥、换流电抗器、直流电容器和交流滤波器等部分。换流电抗器的作用在于隔离交流和直流侧，而滤波器则有助于降低谐波影响。 VSC-HVDC特别适用于连接分散能源，如风力发电，以及在城市配电网中增加容量，提升电能质量。随着电力电子技术和数字控制技术的不断进步，VSC-HVDC技术在未来的电力系统中将扮演更加重要的角色。 该研究深入研究了VSC-HVDC系统的稳态控制策略，通过数学建模和仿真验证，为HVDC系统的优化和实际应用提供了理论支持。这不仅有助于推动HVDC技术的发展，也有利于解决电力系统中的诸多挑战。