基于pr控制的vsc_hvdc系统仿真研究_王水彬

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1、第29卷第2期电力科学与工程Vol.29，No.2262013年2月ElectricPowerScienceandEngineeringFeb．，2013基于PR控制的VSC－HVDC系统仿真研究11213111王水彬，殷旺洲，王一，韩金铜，康金良，卞海波，徐晖，毕宏图(1.天津市电力公司滨海供电分公司，天津300450;2.北京供电公司，北京100078;3.华能上安电厂，河北石家庄050000)摘要:基于电压源新型高压直流输电(VSC－HVDC)系统具有广阔的应用前景，这种新型的直流输电技术和传统直流输电相比，有许多优点。针对VSC－HVDC系统中的传统PI控制

2、方式的缺点，给出了一种PR(proportional－resonant比例谐振)控制器控制方式，该控制器能够在静止αβ坐标系下实现零稳态误差控制，并且不需要进行电网前馈补偿。最后，在PSCAD/EMTDC仿真软件下搭建了其模型，进行了仿真分析。结果表明PR控制的正确性。关键词:电压源型换流器;比例谐振;PI控制;PSCAD/EMTDC中图分类号:TM743文献标识码:ADOI:10.3969/j．issn．1672-0792.2013.02.006［6～7］环控制方案。而双环控制中电流内环一般采0引言用电网前馈补偿的PI(比例积分)控制。PI控制方法具有算法简单、可

3、靠性高和易于实现的特点，随着电力半导体技术，尤其是绝缘栅双极晶［8］因此广泛的应用于工业控制。但是在静止坐标体管(IGBT)的快速发展，以全控型、可关断器系下，常规的PI控制对正弦参考电流存在零稳态件构成的电压源换流器以及PWM控制技术为基误差，为此，将三相量经过dq变换转换为直流［1～2］础的VSC－HVDC输电技术得到了迅速发展。量，进而使用PI控制可以做到零稳态误差。但是VSC－HVDC系统可独立调节有功、无功功采用在dq旋转坐标系下的控制时，电流内环需要率并且实现四象限运行、可以向无源网络供电，［9］进行电压前馈补偿，而电网前馈控制却存在着克服了传统HVDC

4、的本质缺陷，并且具有易于构局限性:成多端直流系统、不需要交流侧提供无功功率并(1)由于逆变器存在延时作用和非线性因能够起到STATCOM的作用、不会增加系统的短素，逆变器在“复制”电网电压过程中引入了失［3～5］路容量等优点。VSC－HVDC把HVDC系统真，影响前馈控制。因此前馈控制只能作用于电的优势扩展到整个配电网，拓宽了HVDC在电力网电压引起的低频分量电流误差控制，谐波频率系统中的应用范围，且应用前景广阔。升高时前馈作用将随之降低。本文首先阐述了传统双环PI控制所存在的局(2)电压前馈控制的基础是电网电压的抵消限性，然后将PR控制器引入到电流内环控制中，效应

5、，这依赖于交流电压幅值和相位的准确检测消除了传统PI电网前馈补偿所带来的局限性。最和反馈检测，也即依赖于逆变输入直流电压和交后在PSCAD/EMTDC仿真软件下进行了仿真验证。流电压的检测度。1PR控制策略的提出(3)前馈控制仅仅在于减小电网电压引起的稳态误差，不能改变电流反馈PI控制所存在的开在VSC－HVDC控制系统中，由于单环控制环增益受限问题，因而对于减小系统本身跟踪给的抗扰动能力很弱，所以一般采用电压电流的双定量的稳态误差、抑制由逆变开关死区时间和其收稿日期:2012－12－17。作者简介:王水彬(1974-)，男，工程师，研究方向为电网调度运行与管理，E

6、-mail:shuibinwang@163．com。第2期王水彬，等基于PR控制的VSC-HVDC系统仿真研究27它非线性因素引起的电流谐波，以及增强系统的在VSC－HVDC控制系统中，为了消除这个稳态动态响应能力等没有作用。误差，需要加入电网前馈补偿，但是电网前馈补为了解决上述问题，本文引入一种新型的控偿会存在上述问题。制器，即PR控制器。该控制器可以在静止坐标PR控制器中，将基波角频率ω0代入式(1)系下实现跟踪正弦参考电流实现零稳态误可得控制器的幅频特性为［10～12］差。从而不需要电压前馈补偿，消除了电压kω22r0A(ω)=k+(4)前馈补偿的局限性。同时

7、也省去了繁琐的abc－dqPR0p(22)槡－ω0+ω0坐标变换的算法过程，优化了控制器的设计。由公式可以看出，这个值是无穷大。因此，基于PR控制器的传递函数表述如下:PR控制器可以实现系统的零稳态误差，同时具有G(s)=k+ks(1)抗电网电压干扰的能力。PRpr22s+ω0式中:kp为比例系数;kr为谐振系数;ω0为谐振2PR控制器角频率。经典的PI控制器传递函数如下:k图1为两端联接有源网络的VSC－HVDC系iG(s)=k+(2)PIps统结构图，在VSC－HVDC系统中必须有一端控式中:kp为比例系数;ki为积分时间系数。制直流电压，充当整个直流网络的