摘要：为了研究混合级联直流输电系统整流侧和逆变侧各换流器控制系统间的交互作用,文中首先建立混合级联直流输电系统的状态空间模型,并推导得到系统的多输入多输出传递函数模型。然后针对不同的研究目标,根据单通道分析设计理论建立等效单输入单输出反馈控制模型;在此基础上,分离出不同控制回路的耦合控制通道,定量评估系统强度、逆变侧交流联络线与控制参数等对控制回路间交互作用的影响。理论分析表明,当整流侧或逆变侧交流系统强度降低时,两侧控制回路间交互作用增强;当交流联络线长度缩短时,逆变侧电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和模块化多电平变换器(multilevel modular converter,MMC)控制回路间的动态交互增强,各控制环节参数之间存在相互制约关系。最后,在PSCAD/EMTDC上搭建混合级联直流输电系统的电磁暂态详细仿真模型,验证所建立单输入单输出反馈控制模型及上述理论分析结果的正确性。

摘要：提出一种电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based on high voltage direct current,VSC-HVDC)的新型控制策略。基于VSC-HVDC的稳态模型,通过坐标变换和变量代换推导出一组功率传输方程。结合PI控制器和非线性逆系统的思想设计了相应的控制器,并推导出在该控制器下VSC-HVDC的有功功率和无功功率的传输极限。从圆特性出发,在理论上证明所设计的控制器可以实现有功功率和无功功率的完全独立控制。采用Hooke-Jeeves算法对控制器的参数进行了优化。PSCAC/EMTDC下的仿真结果表明:采用优化后的PI参数,系统性能得到很大改善;而且所设计的控制器可以实现有功功率和无功功率的独立控制,并具有快速的响应速度、良好的稳定性和较好的鲁棒性。

摘要：模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)型柔性直流输电系统由于链路延时导致其在特定高频段内表现为“负电阻–感性”特征,与交流系统对应频段内的电容特性之间交互作用容易引发高频振荡。已有振荡抑制措施在实现高频振荡抑制的同时,可能在中频段激发振荡。为了在中高频段均可以有效抑制振荡现象,该文从MMC阻抗特征出发,通过在MMC交流母线处并联无源阻抗重塑器的方法来修正特定频段MMC的阻抗特征,从而达到抑制中高频振荡的目的。基于MMC降阶阻抗模型及相频特性约束关系,将单个频段阻抗重塑扩展到中高频段,提出多频点相位钳制的阻抗重塑器参数设计方法。然后在有功损耗的约束条件下对参数进一步优化,最后在PSCAD/EMTDC中建立含有无源阻抗重塑器的MMC系统,研究无源阻抗重塑器对系统运行特性的影响及对中高频振荡的抑制效果。结果表明,提出的无源阻抗重塑器及参数设计方法,在对系统运行特性几乎无影响的前提下,不仅在抑制高频振荡的同时不会激发中频振荡现象,而且在中高频段范围内均可以有效抑制振荡现象。

摘要：该文推导了电压源换流器型高压直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)在频域下的多输入–多输出传递函数矩阵模型,通过分析逆变及整流工作模式下VSC不同控制回路被控对象传递函数的右半平面(righthalfplane,RHP)零点分布规律,分析研究RHP零点对VSC不同控制回路自身稳定性的影响;在此基础之上,基于单通道分析设计方法,定量评估逆变及整流工作模式下VSC不同控制回路之间交互作用的强度,对比分析不同控制回路间交互作用对VSC-HVDC系统稳定性的影响;仿真结果验证了理论分析结论的正确性。

摘要：由传统电网换相换流器(line-commutated-converter,LCC)和电压源换流器(voltage source converter,VSC)构成的混合型高压直流输电(hybrid-HVDC),结合了LCC和VSC的优势,是一种新型拓扑,具有广泛的应用前景.研究了整流侧采用VSC,逆变侧采用LCC的混合直流输电系统,建立了其数学模型.针对其逆变侧LCC易发生换相失败的情况,设计了新的抑制换相失败的协调控制策略,即在整流侧VSC采用定直流电压控制的基础上设计低压限压控制,逆变侧LCC采用包含低压限流的定直流电流控制的基础上加入定关断角备用控制.在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC下进行了正常和故障情况下的仿真,对比采用基本的控制策略和新的协调控制策略时系统的故障特性,验证了所设计的控制策略可以有效降低换相失败发生的概率,而且可以改善混合直流输电系统的故障恢复特性.

摘要：当逆变侧交流系统发生故障引发换相失败时会导致送端母线出现过电压,特别是针对于弱送端交流电网,其过电压情形更加严重。提出了一种基于晶闸管全桥耗能子模块(thyristor full bridge power-consumption sub module,PCT-FBSM)的直流斩波器(DC Chopper)拓扑结构,可以有效地抑制由换相失败引发的送端暂态过电压。文中首先分析了DC Chopper抑制过电压的机理,介绍了DC Chopper子模块的6种工作模式,然后设计了子模块在不同工况下的控制策略,并提出了子模块参数的设计方法,最后在PSCAD/EMTDC环境中搭建了相应的仿真模型,对所提拓扑结构对暂态过电压的抑制效果以及系统的运行特性进行了仿真分析,仿真结果表明所提DC Chopper可以有效抑制弱送端电网的暂态过电压。

摘要：提出由传统高压直流输电系统(HVDC)和电压源换流器高压直流输电系统(VSC-HVDC)组成的新型双馈入直流输电系统(Double-Infeed HVDC)向无源网络输送电能。建立了利用VSC-HVDC启动HVDC的详细模型,并设计了Double-Infeed HVDC的控制系统。为了研究该双馈入直流输电系统的稳态和暂态性能,分别针对VSC-HVDC启动HVDC的特性和HVDC逆变侧发生三相短路故障时的特性进行了研究。PSCAD/EMTDC下的仿真结果表明,Double-Infeed HVDC系统可以为无源网络供电,同时具有良好的动态和故障恢复性能。

摘要：该文建立含静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）的电网换相换流器高压直流输电（line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC）系统的小信号模型,通过与详细电磁暂态模型的对比,对其准确性进行验证。基于该模型,研究锁相环（phase-locked loop,PLL）、LCC-HVDC与STATCOM控制系统参数对整个系统的小信号稳定性与动态性能的影响,并得到不同控制系统参数的可行域。最后分析锁相环（phaselocked loop,PLL）、LCC-HVDC与STATCOM控制系统之间的相互耦合作用,结果表明该耦合作用使得不同控制系统的参数可行域相互约束,为系统设计和参数选择提供有价值的参考。

摘要：模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)在弱交流电网下潜在的振荡问题给电力系统的安全稳定运行带来挑战。弱电网下的振荡问题主要与控制环节之间的交互作用有关,该文从锁相环和内环控制出发,首先研究不同短路比下锁相环及内环电流控制带宽对MMC系统稳定裕度的影响,发现系统相位裕度随内环控制带宽变化的“非单调”变化特性及该特性对内环带宽设计带来的挑战。然后基于主导模态参与因子分析,指出该“非单调”特性的产生与锁相环、内环控制、外环控制三者之间交互作用的增强有关,并提出不同短路比下提升系统稳定裕度的内环控制带宽设计方法。最后,通过仿真验证上述“非单调”变化特性及内环控制带宽设计方法的正确性。

摘要：模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)运行于整流和逆变工作模式下,交流系统参数和控制系统参数对其小干扰稳定裕度的影响有所不同。该文首先在Matlab中建立了MMC换流站、交流系统以及控制系统的详细小干扰模型,并与PSCAD/EMTDC中的电磁暂态仿真结果进行对比,验证了小干扰模型的正确性。然后,采用特征根分析法和参与因子分析法,对比研究了MMC在整流和逆变工作模式下短路比、交流系统阻抗角以及控制系统参数对系统小干扰稳定性的影响。结果表明,随着阻抗角的增大,整流运行模式时系统的稳定裕度逐渐增强,而逆变运行时稳定裕度逐渐下降;弱交流系统下,锁相环参数对逆变模式下的MMC系统小干扰稳定性影响更大;整流运行模式的MMC较逆变运行时,环流抑制控制器参数有更大的稳定可行域。该研究工作可以为MMC-HVDC工程设计和参数选择提供有价值的理论指导意义。