柔性直流输电系统的功率控制及仿真研究

柔性直流输电工程技术研究、应用及发展一、本文概述随着能源结构的优化和电网技术的发展，柔性直流输电（VSC-HVDC）技术以其独特的优势，在电力系统中的应用越来越广泛。

本文旨在全面概述柔性直流输电工程的技术研究、应用现状以及未来的发展趋势。

我们将从柔性直流输电的基本原理出发，深入探讨其关键技术和设备，包括换流器、控制系统、保护策略等。

我们还将分析柔性直流输电在新能源接入、电网互联、城市电网建设等领域的应用案例，评估其在实际运行中的性能表现。

我们将展望柔性直流输电技术的发展前景，探讨其在构建清洁、高效、智能的电力系统中发挥的重要作用。

通过本文的阐述，我们希望能够为从事柔性直流输电技术研究和应用的同行提供有益的参考和启示。

二、柔性直流输电技术原理柔性直流输电技术，又称为电压源换流器直流输电（VSC-HVDC），是近年来直流输电领域的一项重大技术革新。

与传统的基于电网换相换流器（LCC）的直流输电技术不同，柔性直流输电技术采用基于可关断器件的电压源换流器（VSC），这使得它在新能源接入、城市电网增容和孤岛供电等方面具有独特的优势。

柔性直流输电技术的核心在于电压源换流器（VSC）。

VSC采用可关断的电力电子器件（如绝缘栅双极晶体管IGBT），通过脉宽调制（PWM）技术实现对交流侧电压和电流的有效控制。

VSC既可以作为有功功率的源，也可以作为无功功率的源，因此它具有更好的控制灵活性和响应速度。

在柔性直流输电系统中，VSC通常与直流电容器和滤波器并联，以维持直流电压的稳定和滤除谐波。

VSC通过改变其输出电压的幅值和相位，可以独立地控制有功功率和无功功率的传输，从而实现对交流电网的灵活支撑。

柔性直流输电技术还采用了先进的控制系统，包括换流器控制、直流电压控制、功率控制等，以确保系统的稳定运行和电能质量。

这些控制系统可以根据系统的运行状态和实际需求，对VSC的输出进行实时调整，从而实现对交流电网的精准控制。

柔性直流输电技术以其独特的电压源换流器和先进的控制系统，实现了对交流电网的灵活支撑和精准控制。

柔性直流输电系统控制策略研究及其实验系统的实现一、本文概述随着可再生能源的大规模开发和利用，电力系统的运行与控制面临着前所未有的挑战。

柔性直流输电系统（VSCHVDC）作为一种新型的输电技术，因其独特的优势在电力系统中得到了广泛的应用。

本文旨在深入研究柔性直流输电系统的控制策略，并探索其实验系统的实现方法。

文章首先回顾了柔性直流输电技术的发展历程，分析了其与传统直流输电系统的区别和优势。

详细介绍了柔性直流输电系统的基本原理和关键控制技术，包括换流器控制、系统启动控制、有功和无功功率控制等。

在此基础上，本文提出了一种基于预测控制的柔性直流输电系统控制策略，并对其进行了详细的理论分析和仿真验证。

为了验证所提控制策略的有效性和可靠性，本文还设计并搭建了一套柔性直流输电系统的实验平台，详细介绍了实验平台的硬件组成、软件设计以及实验过程。

对实验结果进行了分析和讨论，验证了所提控制策略在实际应用中的可行性和优越性。

本文的研究为柔性直流输电系统的优化设计和稳定运行提供了重要的理论支持和实践指导。

二、柔性直流输电系统概述柔性直流输电系统（Flexible DC Transmission System，简称FDCTS）是一种新型的直流输电技术，它基于电压源换流器（Voltage Source Converter，VSC）和脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）技术，具有控制方式灵活、适应性强、无需滤波和无功补偿装置等特点，因此在大规模可再生能源并网、孤岛供电、城市电网增容和异步电网互联等领域具有广泛的应用前景。

柔性直流输电系统的核心设备是电压源换流器，与传统的电流源换流器相比，VSC具有可独立控制有功功率和无功功率、能够实现四象限运行、无需交流侧滤波器等优点。

VSC通常采用PWM技术，通过对开关器件的快速切换，实现对输出电压和电流的精确控制。

在柔性直流输电系统中，控制系统发挥着至关重要的作用。

柔性直流输电系统建模与仿真孙宇斌;张建华;裘剑明;徐虹【摘要】随着我国坚强智能电网的建设，以及风能、太阳能等清洁能源利用规模的不断扩大，柔性直流输电必将因其独有的优点成为我国电网的重要组成部分。

介绍柔性直流输电系统的基本结构和工作原理。

利用Matlab中的Simulink模块建立了柔性直流输电系统及其控制器的仿真模型，并在此模型的基础上进行了正常情况下的稳态仿真及暂态故障的仿真。

仿真结果表明建立的模型及其控制策略可靠有效，有一定的工程实用价值。

%As the construction of Strong Smart Grid and the large-scale utilization of clean energy, light high voltage direct current transmission (HVDC-Flexible) will certainly be an important part of the power grid of our country. In this paper, the basic structure and operating principle of HVDC-Flexible are introduced. Besides, the model of HVDC-Flexible and its controller are established by using Matlab/Simulink software. On the basis of this model, the simulation of steady state and transient fault is conducted. The results of the simulation indicate that the model and its control method are effective and valuable in engineering application.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】5页(P30-34)【关键词】柔性直流输电;电压源换流器;控制策略;Matlab／Simulink仿真【作者】孙宇斌;张建华;裘剑明;徐虹【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TM721.10 引言由于采用了全控型开关器件和高频PWM调制技术，使得柔性直流输电（HVDC-Flexible）在具备常规直流输电所有的优点之外，还具备很多自身的特殊优点。

多端柔性直流输电控制系统的研究1. 本文概述本文《多端柔性直流输电控制系统的研究》聚焦于当今电力系统领域的一项关键技术——多端柔性直流（MultiTerminal Flexible Direct Current, MTDC）输电系统的控制策略与技术优化。

随着可再生能源的大规模开发与并网需求的增长，以及电力市场对远距离、大容量输电能力的迫切需求，多端柔性直流输电系统以其独特的优点，如独立调节各端功率、高效传输、损耗低和电网互联能力强等，日益成为现代电力系统的关键组成部分。

其复杂的拓扑结构与动态特性给控制系统的理论研究与工程实践带来了新的挑战。

本研究旨在深入探究多端柔性直流输电控制系统的各个方面，包括但不限于系统建模、稳定性分析、控制策略设计、故障检测与保护机制、以及与交流电网的交互特性。

文章首先系统梳理了现有文献中关于MTDC控制技术的研究进展，指出了当前研究的热点与存在的问题，为后续研究工作奠定了理论基础。

系统建模与动态特性分析：基于电力电子设备特性和电网运行条件，建立了精确且易于进行控制设计的多端柔性直流输电系统数学模型，揭示了其内在的动态行为及关键影响因素。

通过深入的理论分析，明确了系统稳定性的关键指标及其影响因素，为后续控制策略的设计提供了理论依据。

创新性控制策略设计：针对多端柔性直流系统的特定控制需求，提出了一种（或多种）新型控制策略，旨在实现功率的高效分配、电压稳定控制、故障快速响应以及系统整体性能优化。

策略设计充分考虑了系统的非线性特性、通信延迟、不确定性和鲁棒性要求，并通过仿真与或实验验证了其有效性和优越性。

故障检测与保护机制：研究了多端柔性直流系统在各类故障情况下的响应特征，设计了先进的故障检测算法和保护策略，确保在发生故障时能迅速识别、隔离故障环节，有效防止故障扩大，保障系统的安全稳定运行。

交直流电网交互研究：探讨了多端柔性直流输电系统与交流电网的相互作用关系，分析了其对电网频率、电压稳定性以及电力市场运营等方面的影响，提出了优化交直流协调控制方案，以提升整个电力系统的综合性能和运行效率。

柔性直流输电工程技术研究、应用及发展一、本文概述1、简述柔性直流输电技术的背景和发展历程随着能源结构的优化和电网互联的需求增长，直流输电技术以其长距离、大容量、低损耗的优势，在电力系统中占据了举足轻重的地位。

然而，传统的直流输电技术，如基于晶闸管的直流输电（LCC-HVDC），存在换流站需消耗大量无功、无法独立控制有功和无功功率、对交流系统故障敏感等问题。

因此，柔性直流输电技术（VSC-HVDC）应运而生，它采用电压源型换流器（VSC）和脉宽调制（PWM）技术，实现了对有功和无功功率的独立控制，并具有快速响应、灵活调节、易于构成多端直流系统等优点。

柔性直流输电技术的发展历程可以追溯到20世纪90年代初，当时基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）的VSC技术开始应用于风电场并网和孤岛供电等领域。

随着电力电子技术的快速发展，VSC的容量和电压等级不断提升，使得柔性直流输电技术在电网互联、新能源接入、城市配电网等领域得到了广泛应用。

进入21世纪后，随着全球能源互联网的提出和新能源的大规模开发，柔性直流输电技术迎来了快速发展的黄金时期。

目前，柔性直流输电技术已经成为直流输电领域的研究热点和发展方向，其在全球范围内的大规模应用也为电力系统的智能化、绿色化、高效化发展提供了有力支撑。

2、阐述柔性直流输电技术在现代电力系统中的重要性在现代电力系统中，柔性直流输电技术已经日益显示出其无法替代的重要性。

它作为一种先进的输电技术，不仅克服了传统直流输电技术的局限性，还以其独特的优势在现代电网建设中占据了举足轻重的地位。

柔性直流输电技术的灵活性和可控性使得它在大规模可再生能源接入电网中发挥了关键作用。

随着可再生能源如风能、太阳能等的大规模开发和利用，电网面临着越来越大的挑战。

这些可再生能源具有随机性、波动性和间歇性等特点，对电网的稳定性造成了威胁。

而柔性直流输电技术通过其独特的控制策略，可以实现对有功功率和无功功率的独立控制，从而有效地解决可再生能源接入电网所带来的问题，提高电网的稳定性和可靠性。

MMC型柔性直流输电系统建模、安全稳定分析与故障穿越策略研究1. 本文概述随着全球能源需求的不断增长和电网规模的扩大，柔性直流输电技术（MMCHVDC）因其高效率、高可控性和良好的故障穿越能力而成为现代电网的重要组成部分。

本文旨在深入探讨MMC型柔性直流输电系统的建模方法、安全稳定特性分析以及故障穿越策略，以期为实际工程应用提供理论支持和策略指导。

本文将详细阐述MMCHVDC系统的基本原理和结构特点，为后续建模和分析奠定基础。

本文将重点探讨MMCHVDC系统的数学建模方法，包括其交流侧和直流侧的动态模型，以及控制器的设计。

这部分内容将采用现代控制理论，结合仿真软件进行模型验证，确保模型的准确性和实用性。

在安全稳定分析部分，本文将基于所建立的模型，分析MMCHVDC 系统在各种运行条件下的稳定性，包括正常运行、负载变化和故障情况。

特别地，本文将重点研究系统在直流侧和交流侧故障时的响应特性，以及这些故障对系统稳定性的影响。

本文将提出一套完整的故障穿越策略，以增强MMCHVDC系统在电网故障时的鲁棒性和稳定性。

这些策略将涵盖故障检测、故障隔离、系统恢复等多个方面，旨在确保系统能够在各种故障情况下保持稳定运行，最大限度地减少故障对电网的影响。

总体而言，本文的研究成果将为MMC型柔性直流输电系统的设计、运行和控制提供重要的理论参考和实践指导，有助于推动该技术在智能电网和可再生能源领域的广泛应用。

2. 型柔性直流输电系统概述MMC（Modular Multilevel Converter）型柔性直流输电系统，作为一种新型的电力电子输电技术，以其独特的模块化设计和优越的电力调节能力，近年来在高压直流输电（HVDC）领域受到了广泛关注。

该系统主要由多个子模块组成，每个子模块包含一个绝缘栅双极晶体管（IGBT）和反并二极管，以及相应的电容器。

通过控制IGBT的开关状态，可以实现对电压的精确控制，从而实现有功和无功的独立控制。

第31卷第9期 2008年9月合肥工业大学学报(自然科学版)JO U RN AL O F H EFEI U N IV ERSIT Y OF T ECH N OL O GYVol.31No.9 Sept.2008收稿日期:2007 09 17基金项目:安徽省自然科学基金资助项目(070412062)作者简介:刘 淳(1982-),男,安徽合肥人,合肥工业大学硕士生;张 兴(1963-),男,上海市人,合肥工业大学教授,博士生导师.柔性直流输电的系统实验刘 淳, 张 兴, 谢 震(合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥 230009)摘 要:通过分析dq 0坐标系下电压源换流器(V SC)模型,获知基于V SC 的柔性直流输电系统(Flexible HV DC)可以通过对d 轴电流分量和q 轴电流分量的解耦控制,获得有功功率和无功功率的独立控制;并基于此设计了柔性直流输电系统换流站的控制器,利用电网电压的前馈控制获得了对功率传输的灵活、准确调节;实验结果表明了方案的正确性,整个系统具有良好的动静态特性。

关键词:电压源换流器;柔性直流输电;功率传输;前馈控制中图分类号:T M 721 1 文献标识码:A 文章编号:1003 5060(2008)09 1347 05Experimental research on the flexible HVDC systemLIU Chun, ZH ANG Xing, XIE Zhen(School of E lectric E ngineering an d Automation,H efei U nivers ity of T echnology,Hefei 230009,Chin a)Abstract:Through the analysis of v oltage source converter(V SC)equations in the dq 0co ordinate sys tem,it is learned that the activ e pow er and reactive pow er in the flexible H VDC system can be inde pendently controlled by the d ax is cur rent component and the q axis current com po nent.The co ntro l lers o f tw o VSCs are designed,and through the feedforw ard co ntro l,accurate r eg ulation of pow er tr ansfer is achieved.T he ex perimental results hav e validated the contro l scheme.T he sy stem has goo d char acters in both steady state and dynamic state.Key words:voltage source converter(VSC);flexible H VDC;po w er transfer;feedforw ard co ntro l 随着电力电子技术的发展,基于VSC 的直流输电技术已被ABB 公司应用于北美、欧洲的多项电力工程中[1-2],其高度的经济性、灵活性、可控性以及相对交流输电的巨大优势,已引起我国相关电力工作者的注意。

密级：公开柔性直流输电系统仿真研究The Simulatian and Study of HVDC Light System学院：电气工程学院专业班级：***学号：***学生姓名：***指导教师：***2010 年 6 月摘要直流输电已经是一项成熟的技术。

造价较高是其与交流送电竞争的不利因素。

新一代的直流输电是指能进一步改善性能、大幅度简化设备、减少换流站的占地、降低造价的技术——直流输电性能创新的典型例子便是柔性直流输电系统（HVDC Light），它采用GTO、IGBT等可关断的器件组成换流器，省去了换流变压器，整个换流站可以搬迁，可以使中型的直流输电工程在较短的输送距离也具有竞争力；与传统直流输电技术不同的是，这种新型直流输电系统由于采用PWM控制技术，能够对换流站输出交流电压幅值和相角在一定范围内连续可调，而且这种调节能够迅速完成，从而也能对系统潮流方便进行调节。

本文详细分析了柔性直流输电的工作原理、系统结构和技术特点，并在此基础上建立了两端有源系统的HVDC Light稳态模型，结合该模型确定了柔性直流输电技术在控制量与被控量上的合理对应关系。

基于PID控制原理设计了适用于HVDC Light系统的PID控制器，通过对采用PID控制器和PWM控制技术，应用电力系统暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对HVDC Light系统进行仿真分析，分别在改变其有功和无功功率两种情况下观察结果，系统功率可调性的结论得到了确认，验证了PID控制器应用于HVDC Light系统的可行性；HVDC Light凭借其自身的特点，在应用方面充分显示出了它的优越性能，其模块化结构、标准化设计、紧凑的结构、良好的可控性必将在我国得到越来越广泛的重视、研究和应用。

关键词：柔性直流输电；PID控制；PWM控制；系统仿真I / 45AbstractHVDC is a mature technology. With the high cost of transmission is unfavorable factors of competition with AC transmission. The new generation of HVDC refers to further improve the performance, greatly simplifying equipment, reduce the cost and covers an area of converter technology. HVDC performance innovation is a typical example of flexible HVDC system, it adopts HVDC, GTO, IGBT etc which can shut off the flow of parts in, save the converter transformer, the station can move, can make the medium-sized HVDC project in the short distance transportation is competitive. The different With traditional HVDC technology is that the new HVDC system using PWM control technology, can convert to output voltage amplitude and phase Angle in a certain range, and the continuous adjustable adjust to quickly finish, which also can be adjusted to tide convenient system.This paper makes a detailed analysis of the HVDC Light system structure and working principle, technical characteristics, and based on the ends of the active system steady-state model, with the model of HVDC Light technology make in control and accused the reasonable amount. Based on the principle of PID control, PID controller is designed for HVDC system, by using PWM control technology and the PID controller, the application of the power system transient simulation software for one PSCAD/EMTDC HVDC system simulation analysis, the changing its active and reactive power two cases observation system, power adjustability be make sure, the conclusion validated PID controller in one application feasibility of HVDC system, Relying on its own one HVDC characteristics, application in fully showed its superior performance, the modular design, compact structure, standardization of structure, good control in China will more and more extensive attention, research and application.Keywords: HVDC Light;PID control;PWM control;System SimulationII / 45目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 第1章绪论 .. (1)1.1 课题的背景及意义 (1)1.2 课题国内外研究现状及趋势 (3)1.3 毕业设计研究内容及任务 (4)第2章 HVDC Light的基本原理 (6)2.1 引言 (6)2.2 脉宽调制电压源换流器 (6)2.3 电压源换流器的PWM控制原理 (8)2.4 HVDC Light的结构和原理 (10)2.5 HVDC Light的控制系统 (11)2.6 本章小结 (13)第3章 HVDC Light的控制方式和数学模型 (14)3.1 引言 (14)3.2 HVDC Light系统的控制方式 (14)3.3 HVDC Light系统稳态建模 (15)3.4 VSC控制量与被控制量之间对应关系的确定 (19)3.5 PID控制器基本原理及应用 (21)3.6 本章小结 (22)第4章 HVDC Light系统运行与控制仿真研究 (24)4.1 引言 (24)4.2 PSCAD/EMTDC介绍 (24)4.3 HVDC Light仿真模型的建立 (26)4.4 HVDC Light控制器的设计 (27)4.4.1 整流端控制器的设计 (27)4.4.2 逆变端控制器的设计 (28)4.5 仿真模型的研究与参数调整 (29)4.5.1 交流发送端内部结构与控制原理 (29)4.5.2 接受端的内部结构与控制原理 (31)4.6 仿真结果展示与分析 (31)I / 454.6.1 在改变无功功率过程中系统动态过程的仿真与分析 (31)4.6.2 在改变有功功率过程中系统动态过程的仿真与分析 (33)4.6 本章小结 (34)第5章结论 (35)参考文献 (37)致谢 (40)II / 45第1章绪论随着科学技术的发展，到目前为止，电力传输经历了直流、交流和交直流混合输电三个阶段。

56《电气卄矣》（2019.No.1）文章编号：1004-289X(2019)01-0056-03柔性直流输电系统研究张圣龙，向锐（国网湖北省电力有限公司五峰县供电公司，湖北宜昌443002）摘要：柔性直流输电是一种新型的高压直流输电技术，如今在全世界已被广泛使用。

本文首先针对柔性直流输电的历史和研究意义进行了分析，比较了柔性输电相较于交流输电的优势。

接着介绍了它的基本工作原理，对换流器的发展进行了回顾。

同时指出了现在国内外相关学者的研究以及目前开展的柔性直流输电工程，最后探讨了柔性直流输电今后可能研究的重点。

可以看到，柔性直流输电对未来的电力输送有着至关重要的作用。

关键词：柔性直流输电；模块化多电平换流器；换流器中图分类号:TM71文献标识码:BResearch on the Flexible DC Transmission SystemZHANG Sheng-long,XIANG Rui(Wufeng County Power Supply Company of State Grid Hubei Electric PowerCo.Ltd.,Yichang443002,China)Abstract:Fexible DC transmission is a new type of high voltage DC transmission technology,which has now been wide­ly used in the world.The paper,first, Carries out analysis to flexible DC transmission history and study meaning and com・pairs advantages of flexible transmission with AC transmission.Next present its basic principle and look back develop・ment of converters.At the mcment,point out correlative scholars z study at home and abroad and the flexible DC transmis・sion enyineering for the present development point out correlative scholars z study at home and abroad and the flexible DC transmission engineering for the present development.Finally,discuss the kep point of the flexible transmission for coming research.It can be seen theat the flexible DC transmission play an importaut part for the futere power trausmission.Key words:flexible DC trausmission；modular multilevel converter；converter1引言高压直流输电（High Voltage DC Transmission, HVDC）在我国电力系统中属于电力电子技术领域最先开始应用的。

柔性直流输电技术及其应用研究摘要：随着科学技术的不断发展，柔性直流输电技术应运而生，并被电力企业看好，也在发达国家和一些发展中国家被采用。

为现代大量分布式新能源接入电网引起的潮流变化和电能损耗问题而发生的波动的解决，提供了重要方法和技术手段，确保电网安全可靠、节能经济的稳定运行。

在工程实践应用中，合理采取积极有效的FACTS柔性交流输电技术和设备装置，可以大大改善电网系统的供电和用电质量水平，在智能电网中发挥非常良好的应用效果。

关键词：电网；FACTS；柔性交流输电技术一、柔性输电技术和常规输电技术的对比1.1换流阀所用器件的对比常规直流输电技术主要采用大功率晶闸管。

晶闸管全称为晶体闸流管，能够在高电压和大电流的环境下工作，它属于一种开关元件，具有通过小电流控制大电流的功能，而且体积较小，便于安装，开关迅速且能耗较低。

其用途也十分广泛，涉及无触点开关、可控整流、逆变、调光、调压、调速等许多方面。

但是该元件也存在一定的不足，大功率晶闸管属于非可控关断器件，即在常规直流输电系统中，晶闸管换流阀只能开通无法进行关断操作。

如需关断，就需要交流母线的电压过零，使阀电流减小至阀的维持电流以下才可以进行关断操作。

柔性直流输电技术需进一步完善，换流阀采用IGBT阀。

IGBT阀也是开关的一种，属于可自关断的全控器件，通过栅源极电压控制它的开通或关断。

当栅源极电压达到+12V时，也就是大于6V，一般在12~15V之间时IGBT就可以开通，当栅源极不加电压或者是加负压时，IGBT就可以关断，加负压的主要目的是为了增强关断的可靠性。

这种操作也可以理解为根据门极的控制脉冲进行器件开通或关断，该过程不需要电流的介入。

1.2换流阀的对比常规直流输电系统中换流阀所用的器件是大功率晶闸管和饱和电抗器。

大功率晶闸管具有能够在高电压和大电流的环境下工作的特点；饱和电抗器属于无功补偿器，主要应用于对电压大幅偏移进行控制、环节电压闪变问题、在直流输电的终端进行无功补偿。

柔性直流输电系统控制研究综述一、本文概述随着能源转型和可再生能源的大规模开发，电力系统的稳定性和可靠性面临着前所未有的挑战。

柔性直流输电系统（VSC-HVDC）作为一种新型的输电技术，以其独特的优势在解决这些问题中发挥着重要作用。

本文旨在对柔性直流输电系统的控制研究进行全面的综述，以期为未来该领域的研究提供有价值的参考。

本文将简要介绍柔性直流输电系统的基本原理和主要特点，阐述其在现代电力系统中的应用场景和优势。

接着，将重点回顾和梳理柔性直流输电系统在控制策略方面的研究历程和主要成果，包括基本控制策略、保护控制策略、优化控制策略等。

还将对柔性直流输电系统控制中的关键技术问题，如换流器控制、系统稳定性分析、故障穿越能力等，进行深入的分析和讨论。

通过本文的综述，读者可以对柔性直流输电系统的控制研究有一个全面而深入的了解，掌握该领域的研究现状和发展趋势，为相关研究和工程实践提供有益的参考和借鉴。

本文也期望能够激发更多学者和工程师对柔性直流输电系统控制技术的深入研究和探索，共同推动该领域的技术进步和应用发展。

二、柔性直流输电系统控制技术概述柔性直流输电系统（VSC-HVDC）作为新一代直流输电技术，以其独特的优势在电网建设中逐渐占据重要地位。

其核心在于采用了电压源型换流器（VSC），这种换流器能够通过快速控制其开关状态来实现对直流电流和电压的灵活调节，因此得名“柔性”。

柔性直流输电系统的控制技术是确保其高效、稳定运行的关键。

柔性直流输电系统的控制技术主要包括换流器控制、系统控制和保护控制三个方面。

换流器控制直接决定了VSC的运行特性，其核心任务是实现有功功率和无功功率的独立控制。

这通常通过控制VSC的触发角和调制比来实现，从而确保直流电压和电流的稳定。

系统控制则关注于整个直流输电系统的稳定性和经济性。

这包括直流电压控制、有功功率分配、无功功率补偿等。

系统控制需要综合考虑交流侧和直流侧的动态行为，确保在各种运行工况下系统都能够保持稳定。

柔性直流输电系统的MATLAB仿真研究作者：吴杰徐钦来源：《硅谷》2011年第18期摘要：基于MATLAB搭建柔性直流输电（VSC-HVDC）仿真模型，研究VSC-HVDC的控制算法，仿真中采用双闭环矢量控制方式，使有功功率、无功功率分别独立控制，基于所搭建的仿真平台验证柔性直流输电的基本控制算法，同时该仿真中各模块具有一定的通用性，可作为各种控制算法研究的基础，也可作为基本试验平台的理论依据，为试验系统的设计提供理论基础，具有一定的实用价值。

关键词：直流；输电系统；MATLAB仿真中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0920082－010 引言随着电力电子技术及全控器件的不断发展，大功率电力电子变换器的应用也越来越广泛。

近年来，基于IGBT等全控型器件的VSC-HVDC系统得到了快速发展，VSC-HVDC通过控制正弦脉宽调制给定正弦信号的相位和调制度就可控制有功功率和无功功率的大小及传输方向，从而可实现有功功率、无功功率同时且相互独立、快速的调节[1]。

与HVDC系统相比，VSC-HVDC不仅不需要交流侧提供无功功率，而且能够根据需要动态补偿交流系统的无功功率，稳定所连交流系统母线的电压，从而提高系统的稳定性。

VSC-HVDC系统的控制策略通常有三种[1][2]定直流电压控制或定有功功率控制、定无功功率或交流电压控制、定频率控制和定交流电压幅值控制。

向无源网络供电一般采用最后一种方法。

另外两种通常用于两端都为有源网络的情况。

1 系统结构及控制原理柔性直流输电系统结构如图1所示[3]，两端变流器分别为VSC1，VSC2，均与有源系统US1，US2连接，并等效为理想电压源，忽略其等效电抗，L1，L2分别为两侧变流器的输入电抗，其等效电阻分别为R1，R2。

直流侧经电容C1，C2互连。

图1柔性直流输电系统结构图由于两端变流器VSC1与VSC2相互对称，因此以一端为例，设变流器输出电压为，电网输出为，T1-T6为IGBT器件，忽略谐波分量，可得变流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型如式1所示：式中，分别为电网电压矢量在d，q轴分量，为变流器交流侧电压、电流在d，q分量，为电网电压角频率，L为变流器输入电抗，R为其等效电阻。

第43卷第19期电力系统保护与控制V ol.43 No.19 2015年10月1日Power System Protection and Control Oct. 1, 2015 基于RT-LAB的柔性直流配电网建模与仿真分析于亚男，金阳忻，江全元，徐习东(浙江大学电气工程学院，浙江 杭州 310027)摘要：基于实时数字仿真系统RT-LAB建立典型“手拉手”拓扑，含分布式能源光伏、锂电池以及交直流负载的直流配电网实时仿真数学模型。

利用该模型对柔性直流配电系统的启停控制、指令控制等运行方式进行暂态响应特性仿真分析。

RT-LAB实时仿真技术显著增强柔性直流配电网系统仿真的时效性和实用性。

配网启动逻辑设计及软开关技术、逐级功率提升法的应用，有效减小了直流配电系统启动电流冲击及接入操作过电压。

系统建模满足直流配电系统运行要求，对其启动控制及运行工况的仿真分析，为柔性直流配电工程建设进一步研究提供参考。

关键词：柔性直流配电系统；RT-LAB；实时数字仿真；运行工况；启停控制RT-LAB based modeling and simulation analysis of flexible DC distribution networkYU Yanan, JIN Yangxin, JIANG Quanyuan, XU Xidong(College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)Abstract: Based on the real-time digital simulation system RT-LAB, this paper establishes a typical mathematical simulation model of loop flexible DC distribution. The model includes photovoltaic, lithium batteries and AC/DC load.Simulation analysis of different running conditions transient response tests, such as start-stop control, command control, is made. RT-LAB significantly enhances flexible DC distribution simulation timeliness and practicability. Start-up logic design, soft-switching and progressive power upgrade method effectively reduce starting current and access operation over-voltage. It is proved that the model works well to meet the operational requirements, and the study about start-stop control and operation conditions can provide reference for further engineering construction.This work is supported by National High-tech R & D Program of China (No. 2013AA050104).Key words: flexible DC distribution network; RT-LAB; real-time digital simulation; running condition; start-stop control 中图分类号：TM743 文章编号：1674-3415(2015)19-0125-060 引言随着城市发展，用电负荷快速增加，分布式能源及储能大量并入配网，传统交流配电网在电能供应稳定性、高效性、经济性、扩展性等方面面临巨大挑战。

柔性直流输电建模仿真与运行控制关键技术及工程应用一、项目基本情况二、项目简介柔性直流输电技术具有良好的可控性和灵活性，在异步联网、孤岛供电、重要负荷供电、海上风电并网等领域发挥重要作用。

近年我国积极布局柔直工程建设与自主研发工作，目前已建成厦门柔性直流、渝鄂直流背靠背、张北直流电网等工程。

但由于国内柔直工程投运时间较短，在运行控制方面暴露出一些难题：（1）复杂工况下运行控制策略不成熟、保护措施不完善，发生多起停运故障；（2）亟需挖掘实际故障成因，完成故障机理分析；（3）亟待提出高效高精度建模仿真方法，以便复现工程故障，为优化控制策略提供理论依据；（4）缺乏能够及时发现并排除设备安全隐患的智能化运维手段。

因此，围绕柔直运行控制等难题开展技术攻关势在必行。

本项目联合多家单位秉持产学研用合作模式，以“灵活可控”为目标，针对柔性直流输电运行控制关键技术展开研究，在建模仿真、控制保护、运行机理、智能运维等方面取得突破，主要完成以下科技内容：1、攻克高速高精度建模仿真技术。

提出基于交直流电路解耦和质因子分解法的高速高精度换流阀及阀控仿真模型，建立含MMC的交直流电网仿真平台。

2、首创多项运行控制策略和保护方法。

提出弱交流系统下的功率同步阻尼控制、单极故障时功率转带优化控制等5种控制策略；提出限流电阻、静态直流充电等3种保护方法，增设7个保护定值。

3、揭示复杂工况下柔直运行机理。

构建弱交流系统、交直流故障及孤岛运行时的运行机制，提出宽频带动态相量模型和临界运行短路比指标，建立功率传输极限的定量评估方法，确保系统处于安全运行区间。

4、开发柔直智能监测和运维系统。

提出海量控制保护信息的双向环网光纤汇集技术，研制换流阀智能化在线监测系统，提出基于专家系统的智能化监控及运维方案。

主要技术经济指标如下：1、仿真模型可准确描述换流器闭锁和直流故障特性，较商业软件PSCAD速度可提高84.605倍。

如PSCAD仿真某复杂工况时，仿真0.36s耗时7天，本模型耗时2小时。