VSC-HVDC的虚拟磁链直接功率控制算法

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1、第25卷第1期电力科学与工程Vo1．25，No．1l42009年1月ElectricPowerScienceandEngineeringJan．，2009VSC-HVDC的虚拟磁链直接功率控制算法解蕾，解大，张延迟一，艾芊，王志新(1．上海交通大学电气工程系，上海200240；2．上海华东理工大学自动化系，上海20023713．上海电机学院电气工程系，上海200240)摘要：阐述了电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统的结构和工作原理，利用基于虚拟磁链直接功率控制的方法对VSC—HVDC系统进行了仿真，实现了双侧换流器的独立控制。仿真结果证实了基于此算法的

2、VSC—HVDC系统可以正常稳定地运行，对有功功率和无功功率实现了协调控制，并且可以满足系统不同的无功需求。关键词：直接功率控制；电压源换流器；高压直流输电；虚拟磁链’中图分类号：TM721．1文献标识码：A法来提高系统的暂态稳定性，并给出了仿真结果来0引言证明；文献[4】用直接功率控制的方法对VSC·HVDC系统进行研究，来证明这种控制方法可以随着能源开发以及电力系统规模的不断扩大，在不同频率的系统间保证功率的稳定传输。采用直流输电的必要性与日俱增⋯。换流站采用本文建立了基于虚拟磁链直接功率控制的IGBT，IGCT等可关断元件构成电压源型换流站VSC·HVDC系统

3、仿真模型，采用送端站侧和受端VSC(VoltageSourcedConverters)。电压源换站侧换流器分别进行独立控制的方法，对两侧换流流器高压直流输电(VSC·HVDC)可以向无源电器的交流电流、电压和直流电压进行了分析；仿真网供电，具备灵活控制潮流和独立调节两端交流电结果证明，基于本算法的VSC-HVDC系统能够保压的能力。持直流电压稳定，并可协调控制有功功率和无功功自1997年瑞典的赫尔斯扬(Hellsjon)工程率以实现能量的传输，同时通过调节系统侧无功功试验成功以来，已经相继有15条线路相继投入或率参考值可以满足系统不同的无功需求。即将投入运行；澳大利

4、亚的Murraylink工程是世界上最长的地下电缆输电工程；芬兰的Estlink工1VSC-HVDC系统的结构程是至今输送容量最大的直流输电工程。关于VSC—HVDC的控制算法国内外发表的文VSC—HVDC的系统组成图如图1所示。VSC1献较少，文献[2～3】采用添加最优化控制器的方简称为送端站侧换流器，VSC2简称为受端站侧换VSCl直流输电线vsc2一：llllllIlI一§：§§图1VSC-HVDC系统的拓扑结构图收稿日期：2008-05-10．作者简介：解蕾(1983一)，女，上海交通大学电气工程系研究生第1期解蕾，等VSC-HVDC的虚拟磁链直接功率控制算

5、法l5流器。换流器分别由换流桥、换流电抗器、直流电由直流电压控制反馈环决定：容器和交流滤波器组成。=。。J(。．一．，)df(7)送端站侧的grec，设定为零，实现单位功率因数。2基于虚拟磁链的直接功率控制算法受端站侧的赋的选取方法和p呲旧同，由直流电压控制反馈环决定，维持逆变侧直流电压的稳定。受端站侧gf。的取值可根据所连接系统无功需求的大小来决定。2．3开关表开关表根据，蜀和来确定系统所需要的开关状态，即&，和的取值，其中arctan_，卫，按照㈣专≤≤，=l，2，⋯，12，来确定哪个的范围内(见图2)。仇躲㈤O3屯乏]。，。图2输入空间划分12扇区向量图钆根据

6、，S和在哪个范围内，按照开关表【q=co(~oL艺+)㈤、⋯(见表1)可以决定，阳的值，SoS~；=为000-111，对应于～。表1DPC开关表f1，p耐一O．D>ptHP【1，qq。f+式中为有功功率滞环比较器的环宽；为无功功率滞环比较器的环宽。建立如图3的基于VF—DPC的VSC—HVDC为了保证直流电压。稳定，在送端站侧，P耐仿真系统。分别对送端站侧及受端站侧的交流电16电力科学与工程2009焦压、电流波形和直流电压波形进行研究分析。高压为3kV，直流侧电容两端电压为10kVDC，系统电机的额定电压为3kV，交流侧母线电压有效值容量为4Mw

7、，短路比为3。棚¨8●O3Ⅲ“5图3基于虚拟磁链直接功率控制的VSC-HVDC系统图(人莹×】、3．1仿真系统参数上流经的电流)波形(a)以及受端站侧三相交流本文按表2的参数搭建VSC—HVDC仿真系统。电流(即交流侧电阻：上流经的电流)波形(b)。表2仿真参数从图中可以看出，三相交流电流波形为正弦L波，三相平衡，波形情况良好，整流侧THD为4．9％，逆变侧THD为5％。C(图5为直流电压波形，其中，图5(a)为送端三，)站侧直流电压波形。图5(b)为受端站侧直流电压R：)波形。()厂3．2仿真波形分析图4为送端站侧三相交流电流(即交流侧电抗≤≤时间／s图5送端