摘要
电压源型高压直流输电技术（voltage source converter based high voltage direct current transmission，VSC-HVDC）在无源网络供电领域具有较好的应用前景。首先分析了向无源网络供电的两端VSC-HVDC的系统结构和工作原理，建立了系统在d-q同步旋转轴下的欧拉－拉格朗日数学模型；其次设计了PI双闭环和无源双闭环2种控制器；再次提出了基于对称最优法的外环控制器参数整定方法；在PSCAD/EMTDC中搭建了向无源网络供电的两端VSC-HVDC仿真系统，分别采用PI双闭环和无源双闭环控制器，对无源网络负荷功率变化和电压下降2种工况进行了仿真分析。仿真结果表明：所提出的控制参数整定方法是正确有效的，设计的无源双闭环控制器和PI双闭环控制器都可以实现电压、电流的快速精准控制，使无源网络电压稳定在给定值，相对而言，无源双闭环控制器的动态控制性能更好。
Abstract
The VSC-HVDC （voltage source converter based high voltage direct current transmission） system has a good application prospect in supplying power to the passive network. Firstly, this paper analyzes the system structure and working principle of VSC-HVDC in passive network power supplying and develops its Euler Lagrange （EL） model in d-q synchronous reference frame. At the same time, two controllers including a PI double closed-loop controller and a passive double closed-loop controller are designed. Then, this paper presents the parameters tuning method of outer-loop controller based on the symmetrical optimum method. Under different operating conditions including power change of passive network and voltage drop, VSC-HVDC system with a PI double closed-loop controller or a passive double closed-loop controller is simulated by software PSCAD/EMTDC. The simulation results show that the proposed control parameter tuning method is correct, the designed passive double closed-loop controller and PI double closed-loop controller can realize the fast and precise control of voltage and current, and the voltage of the passive network can be stabilized at a given value. Relatively speaking, the dynamic performance of passive double closed-loop controller is better.
关键词
电压源型高压直流输电技术（VSC-HVDC） /
无源网络 /
无源控制器 /
双闭环控制 /
PI参数整定
Key words
voltage source converter based high voltage direct current transmission （VSC-HVDC） /
passive network /
passive controller /
double closed-loop control /
PI parameters tuning
李向阳，刘应梅，王明东.
供电无源网络的VSC-HVDC系统控制器及PI参数研究[J]. 电力建设. 2016, 37(7): 71-77 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.07.010
LI Xiangyang, LIU Yingmei, WANG Mingdong.
VSC-HVDC Controller and PI Parameters Tuning in Supplying Passive Networks[J]. Electric Power Construction. 2016, 37(7): 71-77 https://doi.org/10.3969/j.issn.1000－7229.2016.07.010
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参考文献
［1］汤广福.基于电压源换流器的高压直流输电技术［M］.北京：中国电力出版社，2009：121-150.
［2］FLOURENTZOU N，AGELIDIS V G.VSC-based HVDC power transmission systems：an overview ［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2009，24（3）：594-599.
［3］郑超，杨金刚，滕予非，等.LCC与VSC型直流馈入对弱受端电网特性的影响［J］.电力建设，2016，37（4）：84-90.
ZHENG Chao，YANG Jingang，TENG Yufei，et al.Impact of LCC-HVDC and VSC-HVDC infeed on weak-receiving-end grid characteristics［J］.Electric Power Construction，2016，37（4）：84-90.
［4］STENDIUS L，JONES P.Powerful platform［J］.IEEE Power Engineering Journal，2006，20（5）：34-37.
［5］郭春义，赵成勇.电压源换流器高压直流输电的控制策略及其参数优化［J］.中国电机工程学报，2010，30（15）：1-9.
GUO Chunyi，ZHAO Chengyong.Novel control strategy for VSC-HVDC and controller parameters optimization［J］.Proceedings of the CSEE，2010，30（15）：1-9.
［6］赵成勇. 基于有功和无功独立调节的VSC-HVDC控制策略［J］. 电力系统自动化，2005，29（9）：20-24.
ZHAO Chengyong.VSC-HVDC control strategy based on respective adjustment of active and reactive power［J］.Automation of Electric Power Systems，2005，29（9）：20-24.［7］赵成勇，马国鹏.向无源网络供电的VSC-HVDC调节特性研究［J］. 华北电力大学学报，2008，35（6）：39-43.
ZHAO Chengyong，MA Guopeng.Research on characteristics of regulation of VSC-HVDC supplying power to passive network［J］.Journal of North China Electric Power University，2008，35（6）：39-43.
［8］杨用春，赵成勇.向无源网络供电的VSC-HVDC控制性能实验研究［J］.电力系统保护与控制，2009，37（21）：31-35.
YANG Yongchun，ZHAO Chengyong.Experimental study on control performance of VSC-HVDC connected to passive network［J］.Power System Protection and Control，2009，37（21）：31-35.
［9］管敏渊，徐政.MMC型柔性直流输电系统无源网络供电的直接电压控制［J］.电力自动化设备，2012，32（12）：1-5.
GUAN Minyuan，XU Zheng.Direct voltage control of MMC-base VSC-HVDC system for passive networks ［J］.Electric Power Automation Equipment，2012，32（12）：1-5.
［10］蔡新红，赵成勇.向无源网络供电的MMC-HVDC控制与保护策略［J］.中国电机工程学报，2014，34（3）：405-414.
CAI Xinhong，ZHAO Chengyong.Control and protection strategies for MMC-HVDC supplying passive networks［J］.Proceedings of the CSEE，2014，34（3）：405-414.
［11］管敏渊，徐政.向无源网络供电的MMC型直流输电系统建模与控制［J］.电工技术学报，2013，28（2）：255-263.
GUAN Minyuan，XU Zheng.Modeling and control of MMC-HVDC system connected to passive networks ［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2013，28（2）：255-263.
［12］DU Cuiqing.A novel control of VSC-HVDC for improving power quality of an industrial plant［C］//IEEE Industrial Electronics Conference.Paris，France：IEEE，2006.
［13］EGEA-ALVAREZ A，FEKRIASL S，HASSAN F，et al.Advanced vector control for voltage source converters connected to weak grids［J］.IEEE Transactions on Power System，2015，30（6）：1-10.
［14］张晓东. PWM整流器的双闭环控制系统设计与仿真研究［J］. 电测与仪表，2009，46（517）：73-76.
ZHANG Xiaodong.Design and simulation double closed-loop PI regulator of three-phase voltage source rectifier control system［J］.Electrical Measurement and Instrumentation，2009，46（517）：73-76.
［15］王久和.无源控制理论及其应用［M］.北京：电子工业出版社，2010：129-138.
WANG Jiuhe.Passivity-based control theory and its applications［M］.Beijing：Publishing House of Electronics Industry，2010：129-138.
［16］Bajracharya C，MOLINAS M，SUUL J A，et al.Understanding of tuning techniques of converter controllers for VSC-HVDC［C］//Proceedings of Nordic Workshop on Power and Industrial Electronics，Nordic，2008.
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