供电无源网络的VSC-HVDC系统控制器及PI参数研究

doi:10.3969/j.issn.1000－7229.2016.07.010

摘要/Abstract

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。

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

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.

Key words: voltage source converter based high voltage direct current transmission （VSC-HVDC）, passive network, passive controller, double closed-loop control, PI parameters tuning

中图分类号:

TM 72

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