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随着大功率电力电子技术的发展,轻型直流输电已经在电力系统中得到了一些应用。本文在建立轻型直流输电系统(VSC-HVDC)模型及有VSC-HVDC 的交直流(AC/DC)混合系统模型的基础上,讨论VSC-HVDC 本身的控制方式以及轻型直流系统引入交流系统后的控制策略的研究。
本文首先建立了VSC-HVDC 在电力系统中的模型,包括中间有直流传输电缆VSC-HVDC 模型,以及背靠背型VSC-HVDC 模型;并在此模型基础上简述了轻型直流输电系统中常见的控制策略,并对各种控制策略进行了理论分析。然后建立了有VSC-HVDC 的AC/DC 混合系统模型,在此模型基础上,分别在第三章、第四章、第五章提出了三种新的利用VSC-HVDC 的有功和无功快速调节能力来综合稳定AC/DC混合系统的控制策略。第一种控制策略是同时以交流母线电压以及直流电压、逆变侧无功为稳定目标,并且在整流侧加上调制信号,此调制信号采用的是Bang-bang 控制。
仿真结果表明,在选择此调制信号后,可以增强系统的阻尼作用及有效地抑制振荡,能够改善系统在各种扰动下的动态性能。第二种控制策略是同时以交流母线电压以及发电机功角、系统频率为稳定目标,确定相应的性能指标后,用遗传算法对控制器参数进行优化,仿真结果证明,遗传算法能够有效地对新型高压直流输电系统控制参数进行优化,且系统的响应特性较参数优化前有较明显的改善。第三种控制策略是VSC-HVDC 与发电机励磁协调控制策略,也是线性最优控制策略。仿真结果证明,在该控制方式下,当系统发生故障或者受到扰动后,发电机和直流输电系统均能快速恢复正常运行,并且对系统参数变化具有一定鲁棒性。