基于VSC的直流输电系统解析表达控制模型_田华

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基于VSC的直流输电系统解析表达控制模型田华1,崔海波2,刘海燕2(1100055;2071003):电压源换流器(VSC)的特殊优势使得他在小功率传输得到广泛的应用,以基于电压源换流器的新型直流输电系统的稳态模型为基础,对VSCHVDC的数学模型和控制策略进行了研究推导出了VSC功率传输方程中2个主控量与被控量的解析表达式根据推导出的解析表达式采用基于解析表达式主模型加闭环反馈的新型控制方法设计了VSC的功率传输控制系统PSCAD/EMTDC仿真结果表明该控制系统具有很好的控制品质,实现了VSCHVDC系统的稳定运行及电压抬升变化,响应速度快控制精度高:电压源换流器(VSC);高压直流输电(HVDC);解析表达式;小功率传输:TM7211:B:1004373X(2006)0113503AControlStrategyforVSCHVDCSystemBasedonAnalyticExpressionTIANHua1,CUIHaibo2,LIUHaiyan2(1NorthChinaCompany,ChinaGuodianCorporation,Beijing,100055,China;2CollegeofElectricityEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding,071003,China)Abstract:Duetothespecialadvantages,VSCisappliedwidelyinsmallpowertransmissionsystem.BasedonthesteadymodelofVSCHVDC,themathematicmodelandcontrolstrategyarestudied.Theanalyticexpressionofthetwocontrollingvariablesandthetwocontrolledvariablesisdeduced.AnanalyticexpressioncontrollerwithlooplockedfeedbackdesignedinPSCAD/EMTDCprovesthatthecontrollerhassuchadvantagesasquicklyrespondspeedinvoltagearisingandprecisecontrolinsteadystate.Keywords:VSC;HVDC;analyticexpression;smallpowertransmission:20051010(VoltageSourceConverter,VSC),[1~7],VSCVSC,,VSC[8],VSC2(PWMm)2(VSCQcUc)[9]VSC(,m)=f(Uc,Qc),VSC,VSC1VSCVSC1VSCHVDCVSC,,PWM,(),;,;图1VSC的稳态物理模型L;VSC,R;VSC;Ps,Qs;Pc,QcVSC,,:Ps=UcUsXTsin(1)Qs=UsXT(Uccos-Us)(2)X=L,=arctanRX,Y=1R2+X2,1:Pc=UsUcYsin(+)-U2cYsin(3)13520061216Qs=-UsUcYcos(-)+U2sYcos(4)UcUdM,PWM1,0!M!1,:Uc=M2Ud(5)(-!!!!),2VSC(4):Uc1=Qs1+U2s1Y1cos1Us1Y1cos(1-1)(6):A=Qs1+U2s1Y1cos1Us1Y1(7)(6),(7)(3),(5),:1=-12arcsinAY1(Us1sin21-2Asin1)-Pc1P2c1+A2Y21U2s1-2APc1Y1Us1sin21+arctanPc1cos21Pc1sin21-AY1Us1(8)M1=2Acos(1-1)Ud1(9)(8),(9)1VSCHVDC(8),(9)22,VSCHVDC,:B=Qs2+U2s2Y2cos2Us2Y2(10)2=12arcsinBY2(Us2sin22-2Bsin2)+Pc2P2c2+B2Y22U2s2+2BPc2Y2Us2sin22+arctanPc2cos22BY2Us2+Pc2sin22(11)M2=2Bcos(2-2)Ud2(12)(11),(12)2VSCHVDC(11),(12)223VSCHVDC,,,,,,,,2,3图2定直流电压控制端控制器结构图图3定直流电流控制端控制器结构图4,PSCAD/EMTDCVSC4,VSC,138kV,115kV,R=01∀,L=025mH,C1=C2=100#F,Rd=5∀4.1VSC稳态运行仿真实验VSC5dc_Voltage_Rec,Vpu_R,dc_Current_Rec,ModIndex(mr)M5,VSC,图4VSCHVDC系统的仿真模型4.2VSC电压抬升仿真实验VSC6t=05sVSC,t=05~15sVSC;t=15s,165%,VSC136电子技术:VSC图5VSCHVDC稳态运行仿真结果图6VSCHVDC电压抬升仿真结果5VSCVSC2,VSCHVDCVSCPSCAD/EMTDC,VSCHVDC,参考文献[1]WangXiao,OoiBT.HighVoltageDirectCurrentTransmissionSystemBasedonVoltageSourceConverters.In:PESC∀90Record,1990,1:325332.[2]LarsWeimers.HVDCLight:ANewTechnologyforaBetterEnvironment.IEEEPowerEngineeringReview,1998,18(8):1920.[3]ZhangGuibin,XuZheng,WangGuan.ALinearandDecoupleControlStrategyforVSCBasedHVDCSystem.In:TransmissionandDistributionConferenceandExposition2001IEEE/PES,1:1419.[4]OoiBT,WangXiao.BoostTypePWMHVDCTransmissionSystem.IEEETrans.onPowerDelivery1991,6(4):15571563.[5]StendiusL,ErikssonK.HVDCLight:AnExcellentToolforCityCenterInfeed[C].In:PowerGenConference.SingaporeSep.1999.[6]GunnarAsplund,KjellEriksson,OveTollerz.HVDCLight:AToolforElectricPowerTransmissiontoDistantLoads.In:VISepopeConference.Salvador(Brazil):1998.[7],.[M].:,1991.[8],,,.[J].,2003,27(4):7781.[9],,.VSC[J].,2002,22(1):1722.田华女,1978年出生,河北清河人,工学硕士从事电力系统运行分析研究崔海波男,1979年出生,硕士研究生主要研究方向为直流输电刘海燕女,1981年出生,硕士研究生主要研究方向为电力系统自动化技术欢迎订购现代电子技术杂志合订本,2003,2004180()::158B1606:611301074018000794620:710061::(029)85393376:(029)85397961::faxing@xddzcomcn13720061216

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