本文關(guān)鍵詞：MMC-HVDC系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其控制策略，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第２４卷第４期

２０１２年８月

電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報

ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵ—Ｅｔ’ＳＡ

Ｖ０１．２４Ａｕｇ．

Ｎｏ．４２０１２

ＭＭＣ－ＨＶＤＣ系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其控制策略

曹春剛，趙成勇，陳曉芳

（華北電力大學(xué)（保定）電氣與電子工程學(xué)院，保定０７１００３）

摘要：模塊化多電平換流器ＭＭＣ（ｍｏｄｕｌａｒｍｕｈｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）是電壓源換流器型直流輸電領(lǐng)域的一種新型

拓?fù)洌c傳統(tǒng)的兩電平存在一定的不同．因而對其建模及控制策略進(jìn)行研究，有重要的意義。論文介紹了ＭＭＣ的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理。在考慮橋臂電抗的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出模塊化多電平換流器型直流輸電ＭＭＣ＿

ＨＶＤＣ（ｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｄｉｒｅｃｔ

ｃｕｒｒｅｎｔ）的數(shù)學(xué)模型．進(jìn)一步得到ＭＭＣ—ＨＶＤＣ的簡

化電路圖。在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ下搭建了２１電平ＭＭＣ—ＨＶＤＣ系統(tǒng)．在ｄｑ同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，采用前饋解耦控制策略進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果驗證了該數(shù)學(xué)模型的正確性和控制策略的有效性。關(guān)鍵詞：模塊化多電平換流器；橋臂電抗；數(shù)學(xué)模型；簡化電路圖，控制策略中圖分類號：ＴＭ７２１．１

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ

４

文章編號：１００３—８９３０（２０１２）０４—００１３—０６

ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｙｏｆＭＭＣ—ＨＶＤＣ

ＣＡＯＣｈｕｎ—ｇａｎｇ，ＺＨＡＯＣｈｅｎｇ—ｙｏｎｇ，ＣＨＥＮＸｉａｏ—ｆａｎｇ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，

Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ（ＭＭＣ）ｉｓ

ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔＷＯｌｅｖｅｌＶＳＣ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓ

ａ

ｎｅｗｔｏｐｏｌｏｇｙｉｎＶＳＣ—ＨＶＤＣ，ｗｈｉｃｈｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅ

ｔＯ

ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ

ｓｔｕｄｙｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄ

ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＭＭＣ—

ｒｅａｃｔａｎｃｅ

ＨＶＤＣ．ＴｈｅｔｏｐｏｌｏｇｙａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＭＭＣ

ａｒｅ

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅ

ｏｆ

ｔｈｅｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅＭＭＣ—ＨＶＤＣｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ。ａｎｄｔｈｅｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍｏｆ

ＭＭＣ—ＨＶＤＣｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ２ｌ—ＩｅｖｅＩＭＭＣ—ＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ

ｉｎ

ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣｅｎｖｉｒｏｎ—

ｍｅｎｔ．Ｉｎｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｄｑｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｒａｍｅ．ｔｈｅｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓａｐｐｌｉｅｄ。ａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈａｔｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｃｏｒｒｅｃｔａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｏｄｕｌａｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ（ＭＭＣ）；ｒｅａｃｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｂｒｉｄｇｅ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｄｉａｇｒａｍ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ

Ｉ

ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｃｉｒｃｕｉｔ

電壓源換流器型直流輸電ＶＳＣ—ＨＶＤＣ（ｖｏｌｔａｇｅ

ｓｏｕｒｃｅ

過子模塊電壓疊加達(dá)到較高的電壓輸出．輸出電壓諧波含量少。另外，模塊化的結(jié)構(gòu)使其可擴(kuò)展性增強．為子模塊的投入、退出運行提供了冗余．而且通過改變投入的子模塊的數(shù)鼉．可實現(xiàn)電壓及功率等級的靈活變化．并可擴(kuò)展到更多的電平輸出，因而ＭＭＣ—ＨＶＤＣ更適合靈活的輸電方式［７￣１…。

ＭＭＣ—ＨＶＤＣ作為應(yīng)用于柔性直流輸電領(lǐng)域的一種新興技術(shù)，有其獨特的優(yōu)勢。但圍內(nèi)外對于ＭＭＣ—ＨＶＤＣ的研究時間還較短．實際工程的應(yīng)用

ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ－ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔ），具有有功

無功靈活可調(diào)、占地面積小、環(huán)境污染小、具備黑啟動能力等顯著優(yōu)點，在可再生清潔能源（如風(fēng)能和太陽能）的大力開發(fā)和利用，城市配電網(wǎng)轉(zhuǎn)入地下改造等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用［１￣５］。

目前的ＶＳＣ—ＨＶＤＣ工程大多采用兩電平或三電平的ＶＳＣ，開關(guān)器件的串聯(lián)會導(dǎo)致器件的動態(tài)均壓問題，影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性【６］。ＭＭＣ通

收稿ｆＩ期；２０１１。０８‘２２Ｉ修網(wǎng)Ｆ｛期ｔ

２０１１?０９一０８

基金項目ｌ“十一五”團(tuán)，采科技支撐計劃重大項目（２０１０ＢＡＡｏｌＢ０１）Ｉ高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃（Ｂ０８０１３）

萬方數(shù)據(jù)

?

１４

?

電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報

第２４卷

經(jīng)驗也較少，因而對于ＭＭＣ～ＨＶＤＣ進(jìn)行系統(tǒng)建模和控制策略方面的研究就有很重要的意義。文獻(xiàn)［１１］建立了ＭＭＣ—ＨＶＤＣ系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并提出了適于ＭＭＣ的控制策略，但建模過程中未考慮橋臂電抗的作用。文獻(xiàn)［１２］研究發(fā)現(xiàn)ＭＭＣ每相上下兩個交流輸出端電位非常接近，進(jìn)而認(rèn)為是等電位的，通過等電位點虛擬短接，對ＭＭＣ—ＨＶＤＣ進(jìn)行了建模和控制策略的研究，，其不足是對等電位點的認(rèn)定是近似的。

本文分析了ＭＭＣ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和Ｔ作原理，在考慮橋臂電抗基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出ＭＭＣ—ＨＶＤＣ系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并得到其等效的精確電路模型，根據(jù)該

電路模型，把傳統(tǒng)ＶＳＣ的幽前饋解耦控制策略引

入ＭＭＣ—ＨＶＤＣ系統(tǒng)，最后在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ環(huán)境下對數(shù)學(xué)模型和控制策略進(jìn)行了仿真驗證。

ｌ

模塊化多電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作

原理

圖１為ＭＭＣ—ＨＶＤＣ一側(cè)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

至模塊ｒＩ＋ｌ子模塊

圈１

ＭＭＣ－ＨＶＤＣ一側(cè)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

Ｆｉｇ．１

ＴｏｐｏｌｏｇｙｏｆＭＭＣ－ＨＶＤＣＭＭＣ每相由上下兩個橋臂共２九個子模塊ＳＭ（ｓｕｂｍｏｄｕｌｅ）構(gòu)成，每個橋臂由玎個子模塊和一個橋臂電抗Ｌ串聯(lián)而成。其子模塊由一個ＩＧＢＴ半橋和一個直流儲能電容構(gòu)成，“ｓＭ為子模塊的端口輸出電壓，ｉ。Ｍ為該子模塊所在橋臂的電流，Ｕｃ為子模塊的電容電壓。通過Ｔ。和Ｔｚ的通斷．可以使

子模塊處于投入、切除和閉鎖三種狀態(tài)．從而實現(xiàn)子模塊的投入與切除。

對于模塊化多電平換流器．每個橋臂的子模塊可獨立控制，從而每個橋臂可等效為一個可控的電壓源。ＭＭＣ一側(cè)系統(tǒng)的等效電路圖如圖２所示。

圖中，“。、Ｍ幽、Ｈ，分別為交流系統(tǒng)三相母線電壓的基波相量；ｉ。、ｉ。。、ｉ。分別為交流系統(tǒng)三相母線

萬方數(shù)據(jù)

電流的基波相量；Ｒ、Ｌ。分別為換流電抗器的等效

圖２模塊化多電平換流器一側(cè)系統(tǒng)等效電路圖

Ｆｉｇ．２

Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔ

ｄｉａｇｒａｍｏｆＭＭＣ

電阻和等效電感；Ｌ為ＭＭＣ換流器一相一個橋臂的橋臂電抗；“。、‰、“。分別為換流器三相輸出電壓

的基波相量；“。。、鼬分別為ａ相上下橋臂的電壓；

‰１、“。２、‰１、“ｂ２、“。ｌ、“ｃ２分別為三相上下橋臂除橋臂電抗器的電壓。

以ａ相為例，由圖２可得ＭＭＣ系統(tǒng)的直流電壓、交流電壓和上下橋臂電壓之間的關(guān)系為

１

“。ｐ一寺“ｄ。一“。

（１）

厶１

Ｍ。ｄ一÷“ｄ。＋“。

（２）

厶

由式（１）和式（２）可得

“。＋“｜ｄ＝Ｕｄ。

（３）

１

“。一÷（“。ｄ一“。ｐ）

（４）

厶

由式（３）和式（４）可得，ＭＭＣ正常運行原理

如下：

（１）直流電壓是由換流器上橋臂和下橋臂的電壓相加而得到的，為了保持直流電壓的穩(wěn)定，就必須保證每個相單元投入的子模塊個數(shù)相等。

（２）通過調(diào)整上橋臂和下橋臂電壓的幅值和相角，就可得到所期望的多電平電壓輸出。

２

考慮橋臂電抗的ＭＭＣ－ＨＶＤＣ的數(shù)學(xué)模型與控制策略

２．１

考慮橋臂電抗的ＭＭＣ—ＨＶＤＣ的數(shù)學(xué)模型ＭＭＣ與傳統(tǒng)的兩電平ＶＳＣ的一個顯著區(qū)別

是：ＭＭＣ系統(tǒng)每個橋臂由若干個結(jié)構(gòu)相同的子模塊與一個橋臂電抗器Ｌ串聯(lián)構(gòu)成。因而在系統(tǒng)建模時．橋臂電抗也應(yīng)考慮在內(nèi)。

考慮橋臂電抗時．ＭＭＣ系統(tǒng)直流側(cè)與交流側(cè)電壓、電流之間的關(guān)系如下

第４期曹春剛等：ＭＭＣ—ＨＶＤＣ系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其控制策略

?

１５

?

ｚ。ａ２

ｚ－１—ｔ．１ａ２

ＬｂＪ

“。一“。＝屯Ｒ＋Ｌ，魯（６）

“。＝Ｌ魯＋警刈ａ?（７）

“。＝Ｌ魯一警＋“。ｚ

（８）

Ｍ。＝蠆１（“茈Ｕａｌ）＋導(dǎo)半

由式（５）～式（８）可得（９）

把式（９）代人式（７）整理可得（Ｌ。＋蠆Ｌ）－�。纾�。Ｒ＝“。一“。（１０）

同理可得

（Ｌ，＋導(dǎo)）百ｄｉ，ｂ＋如Ｒ—Ｍ。。一‰

（１１）

（Ｌ，＋蠆Ｌ）魯＋≮Ｒ—Ｕｓｅ

ｕ

Ｕｅ

（１２）

式（１０）～式（１２）即為考慮換流電抗與橋臂電抗時，ＭＭＣ－ＨＶＤＣ系統(tǒng)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)欖玨�。剩祝桓ズ喕瓤萦陕詧D如圖３所示．

ｆｄ。

Ｐ

直流ｏ

衡系

統(tǒng)

圈３

ＭＭＣ?ＨＶＤｃ一側(cè)系統(tǒng)簡化等效電路圖

Ｆｉｇ．３

ＳｉｍｐｌｉｆｉｅｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｄｉａｇｒａｍｏｆＭＭＣ

２．２

考慮橋臂電抗的ＭＭＣ－ＨＶＤＣ的控制策略由式（１０）～式（１３）和圖３可知．等效后的

ＭＭＣ—ＨＶＤＣ系統(tǒng)，相當(dāng)于上下橋臂電抗并聯(lián)后再與換流電抗器串聯(lián)。其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的ＶＳＣ—ＨＶＤＣ類似，可采用傳統(tǒng)的ＶＳＣ—ＨＶＤＣ的控制策

略‘１３～１引。

將式（１０）～式（１２）轉(zhuǎn)換到砌坐標(biāo)系可得

（Ｌ＋導(dǎo)）警＝“耐Ｂ

Ｖｄ

ｍ

ｉ。Ｒ＋叫（Ｌ，＋導(dǎo)）ｉ。

（１３）

（Ｌ，＋導(dǎo)）韭ｄｔ＝“。一‰一ｉ曩一ｃｕ（Ｌ，＋導(dǎo)）ｉ一

（１４）

式中：ＵＲｄ、“叼、ｉ。、ｆ。分別為交流母線基波電壓和交

萬方數(shù)據(jù)

換流器輸出基波電壓的ｄ軸和ｑ軸分量。幽坐標(biāo)系

方向規(guī)定為：交流系統(tǒng)三相母線電壓基波相量與ｄ軸同相位，則Ｕ。＝０。

Ｔ（口）＝＂５２－ｌ一－ｓｉｎｓｉｎ０，ｆｃ。鯽ｃｏｓｃａ一和ｃｏｓｃ一＋扣］

ｌ一

ｓｉｎ（０一≥。，一ｓｉｎ。。＋挲。，ｌ

一÷Ⅱ）一

（口＋÷Ⅱ）｜

在同步由旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。其內(nèi)環(huán)電流

控制器設(shè)計如下：

珊＝“耐一ｉａＲ一（Ｌ，＋導(dǎo)）警＋甜（Ｌ，＋導(dǎo)）ｉ。＝比ｄ—Ｋ，（ｈ。。一幻）－－Ｋ，．ｆ（‰。。一

ｉｄ）ｄ￡＋ｃ￡，（Ｌ＋ｉＬ）ｉ。

（１６）

％＝“叼一ｉ揮一（Ｌ，＋ｉＬ）面ｄｉａ一∞（Ｌ。＋

導(dǎo)）幻＝“鉀一Ｋ，（。。ｔ一‘）－－Ｋ。ｆ（ｉ。。ｒ—

ｉ。）ｄｔ－－御（Ｌ，＋蠆Ｌ）幻

（１７）

式中ｉ州、Ｚ‘ｑｒｅｔ從外環(huán)功率控制器的輸出獲得。

在本文所選同步由旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，穩(wěn)態(tài)時交

流系統(tǒng)與換流器交換的功率可表示為

Ｐ＝吾（““ｆ。＋“叼ｉ。）＝蠆３Ｍ耐ｉ一一號“。舀Ｑ一蠆３（“嬸ｉ一一“一ｉ。）一一號““ｉ。＝一吾“＾

（１９）

式中Ｕ。為交流母線三相電壓基波相量的有效值。

由式（１８）、式（１９）可得，ｉｄ、ｉ。的估算值分別為

ｂ：擎（２０）

幻一等

（２１）

引入ＰＩ控制器。以消除穩(wěn)態(tài)誤差，結(jié)合式（２０）

和式（２１）可得ｉａ。ｆ、ｉ州表達(dá)式為

玨。ｆ一百２Ｐ

ＪＵ。

ｒ，‘＋ＫＰ（Ｐ一一Ｐ）＋ＫＩ

Ｊ

ｆ（Ｐ州一Ｐ）ｄ￡

（２２）

。ｆ．－等十ＫＰ（Ｑ擴(kuò)Ｑ）＋Ｋｌ，（Ｑ擴(kuò)Ｑ）ｄ￡

（２３）

當(dāng)采用定直流電．壓控制時

．

１６

?

電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報

第２４卷

ｉａｒ。ｆ＝Ｋ，（Ｕｄｃｒｅｆ－－Ｕｄｃ）＋Ｋ。Ｊ．（Ｍｄｃｒｅｆ－－Ｕｄｃ）ｄｆ

（２４）

由式（１６）、式（１７）及式（２２）～式（２４）可得其控制原理圖如圖４所示。

．２．．．．Ｐ．．．．—ｒｅ—ｆ

３ｕ

ｓ

Ⅱ甜

（ａ）有功功率控制原理圖

—．．２．．．Ｑ．．．—ｒｅ—ｆ

Ｑ＂ｆ

（ｂ）無功功率控制原理圖

（ｃ）直流電壓控制原理圖

圖４由前饋解耦控制原理圖

Ｆｉｇ．４

Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ

ｄｉａｇｒａｍ

ｏｆｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌ

３

系統(tǒng)仿真與分析

為了驗證推導(dǎo)出的ＭＭＣ—ＨＶＤＣ系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的正確性，在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ中搭建了ＭＭＣ－ＨＶＤＣ兩端系統(tǒng)，采用上文推導(dǎo)出的控制策略，進(jìn)行了仿真驗證。

文獻(xiàn)［１６］對主電路參數(shù)進(jìn)行了合理設(shè)計，交流系統(tǒng)參數(shù)為：兩側(cè)交流電源線電壓有效值為２２０ｋＶ，兩側(cè)換流變壓器變比均為２２０／２１０ｋＶ，換流電抗取０．１Ｐ．Ｕ．，換流電感為５ｍＨ。等效損耗電阻為１Ｑ。直流側(cè)系統(tǒng)參數(shù)為：額定直流電壓Ｕ。。＝

４００ｋＶ。

換流器由６個橋臂構(gòu)成，每個橋臂有２０個子模塊。電平數(shù)為２１。子模塊電容值為３ｍＦ，橋臂電抗為４０

ｍＨ。

ＭＭＣｌ側(cè)采用定直流電壓控制和定無功功率控制。ＭＭＣ２側(cè)采用定有功功率控制和定無功功率控制。

本文采用文獻(xiàn)［１７］的基于載波移相的電容電壓平衡調(diào)制策略。

（１）無功功率階躍情況下的仿真

直流電壓不變，ＭＭＣｌ側(cè)的無功功率定值在

２．５

Ｓ時由０Ｍｖａｒ階躍到一４０Ｍｖａｒ，３Ｓ時由一４０

萬方數(shù)據(jù)

Ｍｖａｒ階躍到４０Ｍｖａｒ。

ＭＭＣ２側(cè)的無功功率定值在２．５Ｓ時由０Ｍｖａｒ階躍到一４０Ｍｖａｒ，３Ｓ時由一４０Ｍｖａｒ階躍到

４０

Ｍｖａｒ。仿真結(jié)果如圖５所示。

４３０

＞４２０

辯

【，ｄｃ，ｅｆ

瞧３９０刪３８０

Ｕ血

３７０

１．５０

２．００

２．５０３．００３．５０

４．００４．５０５．００

ｔｌｓ

（ａ）ＭＭＣｌ側(cè)直流電壓

等ｌ

羹／ＱｍⅢ

…

．

靜

１

囂

藁一

ｋＪ、Ｑ。

一１

１．５０

２．００

２．５０

３．００

３．５０

４．００４．５０５．００

ｔｌｓ

（ｂ）

ＭＭＣｌ側(cè)無功功率

≥芏

蔣

囂罨蜒

ｔｌｓ

（ｃ）ＭＭＣ２側(cè)有功功率

－１

霎

Ｑｌｎｖ他ｆ

＝

彝

雷囂一Ｕ

Ｉ／

懈

Ｑ。

一ｌ

１．５０

２．００

２．５０

３．００３．５０４．００４．５０Ｓ．００

ｔｌｓ

（ｄ）ＭＭＣ２側(cè)無功功率圖５

無功功率階躍時的仿真結(jié)果

Ｆｉｇ．５

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｈｅｎｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｈａｎｇｅｓ

（２）有功功率階躍情況下的仿真

直流電壓不變，無功功率定值為０Ｍｖａｒ，ＭＭＣ２側(cè)有功功率定值在２．５Ｓ時由一４００ＭＷ階躍到一５００ＭＷ，３．８Ｓ時由一５００ＭＷ階躍到～４００Ｍｗ。仿真結(jié)果如圖６所示。

（３）有功功率翻轉(zhuǎn)情況下的仿真

直流電壓不變，無功功率定值為０Ｍｖａｒ。有功功率定值在３Ｓ時由一４００ＭＷ變?yōu)椋保埃埃停�，即３Ｓ之前由ＭＭＣｌ�?cè)向ＭＭＣ２側(cè)送４００ＭＷ的有功，

３

Ｓ之后潮流翻轉(zhuǎn)，由ＭＭＣ２側(cè)向ＭＭＣｌ側(cè)送１００ＭＷ的有功。

仿真結(jié)果如圖７所示。

第４期

曹春剛等：ＭＭＣ—ＨＶＤＣ系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其控制策略

?

１７

?

從圖（５）、圖（６）和圖（７）可以看出：

１）當(dāng)無功功率、有功功率指令值發(fā)生階躍時，系統(tǒng)的無功、有功能夠快速跟蹤指令值的變化，有功與無功之間的影響較小，解耦性能較好。

２）有功功率階躍時，直流電壓波動較小，且能較快的恢復(fù)穩(wěn)定值。

３）當(dāng)有功功率發(fā)生翻轉(zhuǎn)時，對直流電壓影響較大，但波動仍在１０％以內(nèi)，整流側(cè)的無功功率有短時的波動，并較快恢復(fù)額定值，對逆變側(cè)無功功率的影響較小。

由仿真分析可知。所搭建系統(tǒng)對于有功階躍及無功階躍都具有較快的響應(yīng)速度，能較快的恢復(fù)穩(wěn)定運行，并可快速地實現(xiàn)潮流翻轉(zhuǎn)。

＞

畜

鋤蠛鋤

ｔ／ｓ

（ａ）ＭＭＣｌ側(cè)直流電壓

１５０

：１００

強

／旦“ｒｅｆ

Ⅳ

…

＾

Ｑ孟

恫一１００

一１５０

１．５０

２．ｏｏ２．５０３．００３．５０４．００

４．５０

５．００

ｔ／ｓ

（ｂ）ＭＭＣｌ側(cè)無功功率

≥

霉

羹

忙

ｔｌｓ

（ｃ）ＭＭＣ２側(cè)有功功率

－１

主１

旃

囂抄Ｖｒｅｆ

一

蠢／

一

，

懈一

Ｑｉｎｖ

萬方數(shù)據(jù)

＞

奮

鋤提枷

ｔｌｓ

（ａ）ＭＭＣｌ側(cè)直流電壓

２

≥ｌ

＝Ｉ

８

舌ｉ｝蠡兒／口ｒｃｃｒｃｆ

雷一艇一Ｉ

Ｑ￥

—ｌ

１．５０

２．００

２．５０

３．００

３．５０

４．００４．５０５．００

ｔｌｓ

（ｂ）ＭＭＣｌ側(cè)無功功率

（ｃ）ＭＭＣ２側(cè)有功功率

】

≥；

蠶囂

■

Ｑ…＂ｆ葵；

１’０二’

一ｉ

１．５０

２．００

２．５０

３．００

３．５０４．００４．５０５．００

ｔｌｓ

（ｄ）ＭＭＣ２側(cè)無功功率圖７

有功功率翻轉(zhuǎn)時的仿真結(jié)果

Ｆｉｇ．７

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｈｅｎｒｅａｌｐｏｗｅｒ

ｒｅｖｅｒ淞

４

結(jié)語

本文在考慮橋臂電抗的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了

ＭＭＣ的數(shù)學(xué)模型，并得到其簡化電路模型，該模型與傳統(tǒng)ＶＳＣ的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類似。將傳統(tǒng)ＶＳＣ的控制策略應(yīng)用到ＭＭＣ系統(tǒng)中，通過對２１電平

ＭＭＣ—ＨＶＤＣ系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真。驗證了該數(shù)學(xué)模

型的正確性以及由前饋解耦控制策略的有效性。參考文獻(xiàn)：

ｒ１］徐政．陳海榮（Ｘｕ

Ｚｈｅｎｇ．Ｃｈｅｎ

Ｈａｉｒｏｎｇ）．電壓源換流

器型直流輸電技術(shù)綜述（Ｒｅｖｉｅｗａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆ

ＶＳＣ

ＨＶＤＣ）ＥＪ］．高電壓技術(shù)（Ｈｉｇｈ

ＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉ—

ｎｅｅｒｉｎｇ）．２００７．３３（１）：１—１０．

博泰典藏網(wǎng)btdcw.com包含總結(jié)匯報、自然科學(xué)、計劃方案、表格模板、出國留學(xué)、醫(yī)藥衛(wèi)生、教學(xué)研究、行業(yè)論文、初中教育以及MMC-HVDC系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其控制策略_圖文等內(nèi)容。

本文共2頁12

  本文關(guān)鍵詞：MMC-HVDC系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其控制策略，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：177103