向无源网络供电的VSC—HVDC系统无源控制研究

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1、第36卷第3期四川电力技术Vo1．36。No．32013年6月SichuanElectricPowerTechnologyJun．，2013向无源网络供电的VSC—HVDC系统无源控制研究付永良。王奔，陈新华，邓大磊(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：推导了轻型高压直流(VSC—HVDC)输电系统的端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型，针对向无源网络供电的VSC—HVDC系统提出了一种无源控制新方法。该方法将换流站模型VSC—HVDC系统等效成一个具有耗散性质的无源系统，通过互联与阻尼配置的方法设计无源控制器，追踪参考电流，实现对无源网络交流电压的恒定控制。

2、最后，通过仿真实验验证了所设计的无源控制器的有效性。关键词：高压直流输电；电压源换流器；无源网络；无源控制器；互联与阻尼配置Abstract：Theport—controlledHamiltonwithdissipation(PCHD)modelisderivedandanewpassivecontrolstrategyispro-posedfortransmittingpowertopassivenetworkbymeansofVSC—HVDCsystem．Inthetheory，theconve~ermodelofVSC—HVDCisequivalenttoadissipat

3、ivepassivesystem，andthepassivecontrollersaredesignedbyinterconneetionanddampingconfigurationtotracethereferencecurrents．Finally，thesimulationresultsshowthattheproposedcontrollerisefective．Keywords：HVDCtransmission；voltagesourceconve~er；passivenetwork；passivecontroller；interconnectionanddampin

4、gconfiguration中图分类号：TM721文献标志码：A文章编号：1003—6954(2013)03—0024—04设计的控制器进行了仿真验证。0引言1VSC—HVDC工作原理和数学模型随着可控关断型电力电子器件及PWM技术的发展，基于电压源换流器的柔性直流(VSC—向无源网络供电的VSC—HVDC输电系统结构HVDC)输电系统越来越受到人们的关注。与传统如图1所示，两端换流器均采用VSC，具有相同的拓的HVDC相比，柔性直流输电系统具有可向无源网扑结构。图1中，、U、i。分别为整流侧的电源电络供电、无换相失败风险、有功和无功功率可独立控压、换流器的交流侧电压和电流；U,

5、2、Ui、i分别为制以及易于构成多端直流供电系统等优点⋯。逆变侧交流电压、换流器的交流电压和电流；R。、L目前，国内外学术界对VSC—HVDC的数学模和R、L分别为整流侧及逆变侧换流器的等效电阻型和控制策略已经进行了一些有益的研究和探索，和电感；C、C、R出分别为直流侧两端电容和直流线包括采用控制交流侧电压和相位，进而控制交流侧路等效电阻；UdU为直流侧两端直流电压。电流的间接电流控制策略‘；采用稳态逆模型，用前馈解耦的方式来实现系统电流快速跟踪和有功、无功功率独立调节的控制策略，采用状态反馈精确线性化理论，来独立调节有功和无功功率的控制策略L5]，上述文献均没有对VSC—HVD

6、C向无源网络供电进行详尽的研究。。：针对VSC—HVDC向无源网络供电领域的应图1VSC—HVDC向无源网络供电系统结构图用]，建立向无源网络供电的VSC—HVDC端口由于VSC—HVDC系统中的整流器和逆变器的受控的哈密顿模型，通过选择适当的能量函数和阻电路结构相同，所以以整流侧电路为例，如图2所尼注入矩阵，设计无源控制器，并利用Matlab对所示，建立数学模型。·24·第36卷第3期四川电力技术Vo1．36，No．32013年6月SichuanElectricPowerTechnologyJun．．2013如果找到函数()、Jo()、R()以及矢量函数K()满足：Ra)=一[

7、)=Ra]+g“直流(4)侧并满足如下的条件。(1)保持结构性Jd(x)=．，。()+J(x)=一[Ja(x)+J(x)]L_．．()=R。()+R(x)=[R()+R()]图2三相电压型PWM换流器电路(2)可积性换流器在dq旋转坐标下的数学模型，如下。OK(x)一r]——f￡等=一Is，+呻一地(3)平衡点指定lLdt=一Sq。一∞LiRi(·)：一(1)(4)Lyapunov稳定性：在期望平衡点处，式(1)中，．s

8、s。表示坐标变换后的开关函数；U,d、K(x)的雅可比式应