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VSC-HVDC不平衡故障控制策略的研究

作　者: 李学良
导　师: 王林川
学　校: 东北电力大学
专　业: 电气工程
关键词: 轻型直流输电电压不平衡 Terminal滑模控制低压限流控制
分类号: TM721.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

与传统的直流输电不同，VSC-HVDC是一种以电压源型换流器(VSC)、可关断器件和脉宽调制(PWM)技术为基础的新型柔性直流输电技术。该技术采用基于脉宽调制技术的方法，能够灵活独立地控制有功功率和无功功率。换流站的整流器和逆变器具有良好的控制性能是VSC-HVDC系统安全稳定运行的保证，因此，VSC-HVDC换流器的控制成为核心问题备受关注。首先，从理论上介绍了VSC-HVDC系统的运行原理，并建立了在αβ两相静止坐标系下的暂态数学模型，分析了系统的功率交换控制原理，将与两端交流系统间的功率控制问题，转化为满足运行约束条件下电流有功分量和无功分量参考值的跟踪问题。其次，设计了内环电流控制、外环功率控制的双闭环控制器，实现了对有功功率和无功功率的解耦控制。本文内环电流控制器引入了Terminal滑模控制，采用了VSC侧与交流侧复合功率控制方法，设计了αβ静止坐标下Terminal滑模内环控制器，实现对有功功率和无功功率的独立控制，提高了系统的抗扰动能力，通过Lyapunov理论证明了该控制器作用下闭环系统的稳定性，保证了其在电压不平衡条件下的暂态稳定性，同时加入VDCOL控制器，大大减少了直流过电压、欠电压现象的产生，提高了系统的抗扰动能力。最后，利用PSCAD/EMTDC软件搭建了双端VSC-HVDC系统仿真模型，通过对VSC-HVDC系统与两端交流系统的功率交换及交流系统发生各种故障进行仿真分析，验证了所设计控制器的有效性。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 选题背景及研究意义  11-12
  1.2 VSC-HVDC 的主要特点和应用前景  12-14
    1.2.1 主要特点  12-13
    1.2.2 应用前景  13-14
  1.3 国内外研究现状  14-16
  1.4 论文的主要工作  16-17
第2章 Terminal 滑模控制理论  17-28
  2.1 非线性控制理论  17-24
    2.1.1 非线性最优控制问题的数学描述  17-18
    2.1.2 若干相关概念  18-21
    2.1.3 非线性系统的线性化标准型  21-24
  2.2 Terminal 滑模控制基本原理  24-25
  2.3 快速 Terminal 滑动控制  25-26
  2.4 本章小结  26-28
第3章 VSC-HVDC 输电系统的建模与分析  28-48
  3.1 VSC-HVDC 的工作原理  28-33
    3.1.1 电压源换流器拓扑结构  29-30
    3.1.2 电压源换流器运行原理  30-33
  3.2 数学模型  33-39
    3.2.1 abc 静止坐标系下的数学模型  33-35
    3.2.2 dq 旋转坐标系下的数学模型  35-39
  3.3 VSC-HVDC 基本控制原理  39-47
    3.3.1 系统级控制  39-40
    3.3.2 换流站级控制  40-47
    3.3.3 换流器阀级控制  47
  3.4 本章小结  47-48
第4章 VSC-HVDC 控制器设计  48-58
  4.1 外环控制器  49-52
  4.2 离散 Terminal 滑模内环控制器设计  52-55
    4.2.1 Terminal 控制器  52-54
    4.2.2 不平衡控制系统  54-55
  4.3 含 VDCOL 的控制器设计  55-57
  4.4 本章小结  57-58
第5章仿真分析  58-68
  5.1 双端口 VSC-HVDC 系统仿真模型  58-59
  5.2 交流侧系统发生不平衡故障的仿真  59-67
    5.2.1 交流系统单相接地短路  59-62
    5.2.2 交流系统两相短路  62-64
    5.2.3 交流系统两相接地短路  64-67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文  73-74
致谢  74

VSC-HVDC不平衡故障控制策略的研究

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