vsc_hvdc输电系统模式切换控制策略

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1、第３６卷第６期Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．６２０１２年３月２５日Ｍａｒ．２５，２０１２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．０６．０１２ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统模式切换控制策略任敬国１，赵建国１，２，于大洋１，李可军１，牛林２，梁永亮１（１．山东大学电气工程学院，山东省济南市２５００６１；２．国家电网技术学院，山东省济南市２５０００２）摘要：分析了基于电压源换流器的高压直流（ＶＳＣ－ＨＶＤＣ）输电系统在定直流电压控制端交流电网故障下的模式切换控制策略，提出了基于滞环和本地直流电压检测的模式切换

2、控制，并给出了该控制的实现方法。推导了正常运行时ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统直流功率与两侧换流器直流电压的关系式，给出了定有功功率控制端的直流电压正常工作范围的计算方法，提出了模式切换控制策略中直流电压阈值和故障穿越期间直流电压参考值的确定方法。最后，ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ仿真验证了在不同故障类型和不同运行方式下ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统模式切换控制策略的有效性；仿真结果表明，该直流电压阈值和参考值的确定方法能够为模式切换控制策略的指令值整定与配合提供可靠参考。关键词：直流输电；电压源换流器；矢量控制；模式切换控制；滞

3、环；直流电压检测０引言降（取决于直流功率的传输方向），最终导致ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统退出运行。基于电压源换流器的高压直流（ＶＳＣ－ＨＶＤＣ）文献［９］详细分析了ＤＣＶＣ换流站的交流系统输电技术具有许多优点，譬如能够实现有功和无功故障时，ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统的直流电压控制逻功率的独立控制、具有一定的动态无功补偿能力、能辑，设计了一种换流站的控制模式切换方法来实现够改善电能质量、向无源网络供电、容易实现潮流翻系统故障时的有功平衡和直流电压控制。文献［１０］［１－４］转和多端直流等。因此，ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电技术

4、提出了利用阀的过电流能力、限流器和模式切换控非常适用于风电场并网、弱电网或孤岛供电、交流系制策略３种方法来实现交流系统故障时ＶＳＣ－统的非同步互联、电力市场交易、多端直流输电以及ＨＶＤＣ输电系统的低电压穿越。以上研究均没有［５－８］城市供电等领域，具有广阔的应用前景。给出模式切换控制策略的实现方法和检测信号的来ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统为了维持功率平衡，一源，对直流电压指令值的选取没有计算依据和方法，侧换流站必须采用定直流电压控制（ＤＣＶＣ）。当故没有研究潮流反向时控制器的响应特性。本文提出障发生在ＤＣＶＣ端交流系

5、统时，电网电压跌落导致了一种基于滞环和本地信号的模式切换控制策略，换流站输出相同功率需要更大的电流，从而使其进并仿真验证不同故障情况下控制器的可行性。入限流控制模式，导致ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统的直流电压失去控制。由于两侧换流站之间没有通信，１ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统的结构与控制定有功功率控制（ＡＰＣ）换流站仍按照参考值进行连接有源交流系统时ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统结有功功率的输送，结果导致直流电压迅速上升或下构如图１所示。图１连接有源交流系统时ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统结构Ｆｉｇ．１Ｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｆｏｒ

6、ＶＳＣ－ＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｏａｃｔｉｖｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ收稿日期：２０１１－０５－２５；修回日期：２０１１－１０－３０。—６９—２０１２，３６（６）图１中：Ｚｓ为系统等效阻抗；Ｌ为电抗器电感；Ｃ为换流器直流侧电容；Ｒｄ和Ｌｄ分别为直流线路的等值电阻和电感；ｕｓ１，ｕｓ２和ｕ１，ｕ２分别为两侧换流站的交流母线电压和交流出口电压；ｉ１和ｉ２分别为两侧换流站的电抗器电流；Ｐ１，Ｐ２和Ｑ１，Ｑ２分别为两侧交流系统流入换流站的有功和无功功率；Ｕｄｃ１和Ｕｄ

7、ｃ２分别为两侧换流站的直流电压；Ｉｄｃ１，Ｉｄｃ２和Ｐｄｃ１，Ｐｄｃ２分别为两侧换流站流入直流线路的电流图４直流电压阈值与参考值的大小关系和和功率。各变量的参考方向如图１所示。控制模式切换的动作指令Ｆｉｇ．４ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆＤＣｖｏｌｔａｇｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓａｎｄ当ＶＳＣ－ＨＶＤＣ输电系统用来连接有源系统ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓａｎｄｏｒｄｅｒｏｆｍｏｄｅｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ时，一侧换流站必须采用ＤＣＶＣ来维持直流电压稳定，另一侧换流站采用ＡＰＣ来控制有功功率的传［１１－１２］送，其常用的

8、控制器设计为双环矢量控制。为方便研究，假设换流站２采用ＤＣＶＣ模式，换流站１的外环控制器采用如图２所示结构。图中：Ｃｔｒｌ信号用于换流站１在ＡＰＣ和ＤＣＶＣ模式之间的切换；ｉ１ｄｍａｘ和ｉ１ｄｍｉｎ分别为换流站１电流ｉ的ｄ轴分量的最大值和最小值；下标ｒｅｆ表示故障期间ＡＰＣ换流站的参考值，下同；ＰＩ为比例—积分控制器。图５基于滞环的模式切换控制策略的实现Ｆｉｇ．５Ｉｍｐｌ