【導(dǎo)讀】輕型直流輸電系統(tǒng)以及電動機變頻調(diào)速中有著越來越重要的作用。流動的良好能力。型、背靠背電壓源型變流器與兩端交流系統(tǒng)互聯(lián)時的功率交換控制原理?？刂破鞯钠谕阅苤笜伺cPI參數(shù)之間建立了直接的量化關(guān)系。所設(shè)計控制器的有效性。

　　

【正文】 0 0 . 0 0 5 5 0 0 0 . 0 0 55 0 0 0 . 0 0 5 5 0 0 0 . 0 0 5 下面介紹仿真模型中的各個模塊。 鎖相環(huán) 圖 41 鎖相環(huán)模塊仿真圖 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 Usa、 Usb、 Usc、 Usa Usb Usc2分別是兩側(cè)交流系統(tǒng)三相電壓；theta為整流側(cè)交流系統(tǒng) A相電壓相位， theta2為逆變側(cè)交流系統(tǒng) A相電壓相位。由于 PSCAD軟件 dq變換模塊所采取的 dq軸超前于國內(nèi)采用的 dq軸90176。，因此在鎖相環(huán)輸出的電壓相位在提供給 park變換模塊進行 3s/2r變換之前，需減 90176。，才能使之與數(shù)學(xué)模型計算中采用的 dq軸統(tǒng)一，進而得到正確的結(jié)果。 dq變換模塊 圖 42 dq變換模塊仿真圖 Ia、 Ib、 Ic、 Ia Ib Ic2分別為兩側(cè)交流系統(tǒng)三相電流； usd、 usq、usd usd2分別為兩側(cè)交流系統(tǒng)三相電壓進行 park變換后的 d軸與 q軸電壓分量， id、 iq、 id iq2分別為兩側(cè)交流系統(tǒng)三相電流進行 park變換后的 d軸與 q軸電流分量； 趙良辰：背靠背變換器的仿真研究 24 調(diào)制波發(fā)生模塊 圖 43 調(diào)制波發(fā)生 模塊 Udc為直流側(cè)電壓； theta、 theta2分別為兩側(cè)交流系統(tǒng) A相電壓相位； ura、 urb、 urc、 ura urb urc2分別為兩側(cè)變換器三 相調(diào)制波。 上層控制模塊 圖 44 VSC1上層控制模塊 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 Udcref為直流側(cè)電壓參考值， Qref為無功功率參考值， Udc為直流側(cè)電壓。值 L? 運算后得到的固定值。 圖 45 VSC2上層控制模塊 圖 46 VSC1 側(cè) PWM 脈沖發(fā)生模塊 趙良辰：背靠背變換器的仿真研究 26 圖 45中 P2ref、 Q2ref分別 為 VSC2側(cè)交流系統(tǒng)有功、無功功率參考值。 PWM發(fā)生模塊 圖 47 中 parator 為比較器 ，當(dāng) AB 時，輸出 1；當(dāng) AB 時，輸出 0。 G1~G6 為 VSC1 的 6 路控制脈沖。 圖 47 VSC2側(cè) PWM脈沖發(fā)生模塊 T1~T6為 VSC2的 6路控制脈沖，其余與 VSC1側(cè)相同。 圖 48 鋸齒波發(fā)生模塊 uc為鋸齒波輸出，即 PWM脈沖發(fā)生模塊輸入的載波。西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 U s aU s bU s cG1t1 t3t6G2t5t2G4G5G6G3t4IaIbIcUdc2000.0 [uF]I d c0 . 0 0 1 8 [ H ]0 . 0 0 1 8 [ H ]0 . 0 0 1 8 [ H ]ABCR =0 0 . 0 5 [ o h m ]0 . 0 5 [ o h m ]0 . 0 5 [ o h m ]U ca U s a 2U s b 2U s c2T1t1 t3t6T2t5t2T4T5T6T3t4I a 2I b 2I c2I d c20 . 0 0 1 8 [ H ]0 . 0 0 1 8 [ H ]0 . 0 0 1 8 [ H ]0 . 0 5 [ o h m ]0 . 0 5 [ o h m ]0 . 0 5 [ o h m ]ABCR = 0 圖 49 仿真模塊主電路圖趙良辰：背靠背變換器的仿真研究 28 背靠背 VSC 功率控制仿真結(jié)果 直流電壓控制仿真結(jié)果 圖 410 直流電壓控制仿真結(jié)果圖 在經(jīng)過 ，直流側(cè)電壓接近參考電壓 700V，為 702V。符合電路參數(shù) 中的直流電壓波動值小于 udcref的 10%的要求。 VSC1側(cè)無功功率控制結(jié)果 當(dāng)無功功率給定值為 0Var時，其仿真控制結(jié)果為： 圖 411 Qref=0時 VSC1側(cè)無功功率仿真控制結(jié)果圖 圖 412 Qref=0時 VSC1側(cè)交流系統(tǒng) A相電壓和 A相電流波形 當(dāng)無功功率給定值為 0Var時， VSC1側(cè)交流系統(tǒng)無功功率在 3s時跟蹤西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 上給定值，由 VSC1側(cè)交流系統(tǒng) A相電壓電流波形可知，其電壓電流同相位，無功功率為 0，確實跟蹤上了給定。 當(dāng)無功功率給定值為 10kVar時，其仿真控制結(jié)果為： 圖 413 Qref=10kVar時 VSC1側(cè)無功功率仿真控制結(jié)果圖 圖 414 Qref=10kVar時 VSC1側(cè)交流系統(tǒng) A相電壓和 A相電流波形 無功功率給定值為 10kVar時，無功功率于 5s時達到了穩(wěn)態(tài)值的 98%,跟蹤了給定。 VSC2側(cè)有功功率控制結(jié)果 圖 415 VSC2側(cè)有功功率仿真結(jié)果圖 趙良辰：背靠背變換器的仿真研究 30 VSC2側(cè)有功功率給定值為 20kW， VSC2側(cè)有功功率于 定值的 99%,表明 VSC2能良好的跟蹤給定有功功率。 VSC2側(cè)無功功率控制結(jié)果 當(dāng)無功功率給 定值為 0Var時，其仿真控制結(jié)果為： 圖 416 Qref=0時 VSC2側(cè)無功功率仿真控制結(jié)果圖 圖 417 Qref=0Var時 VSC2側(cè)交流系統(tǒng) A相電壓和 A相電流波形 當(dāng)無功功率給定值為 0Var 時， VSC2 側(cè)無功功率于 3s 時跟蹤給定，其 A 相電壓電流同相位。 當(dāng)無功功率給定值為 10kVar 時，其仿真控制結(jié)果為 圖 418 Qref=10kVar 時 VSC2 側(cè)無功功率仿真控制結(jié)果圖 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 圖 419 Qref=10kVar 時 VSC2 側(cè)交流系統(tǒng) A 相電壓和 A 相電流波形 當(dāng) VSC2 側(cè)無功功率給定 值為 10kVar 時，無功功率于 8s 時跟蹤上給定，較無功功率給定值為 0 時，跟蹤特性有所下降。 趙良辰：背靠背變換器的仿真研究 32 結(jié)論 本文對背靠背電壓源型變流器的數(shù)學(xué)建模、控制器設(shè)計進行了研究，取得如下結(jié)論： 1． 基于背靠背電壓源型變流器與兩端交流系統(tǒng)互聯(lián)時的控制目標，確定了一側(cè)變流器定直流電壓和無功功率控制，另一側(cè)變流器采用定有功功率和無功功率控制的控制策略。設(shè)計了基于直接電流控制的雙閉環(huán)控制器，外環(huán)控制用于確定電流參考值，內(nèi)環(huán)控制用于快速跟蹤電流參考值，實現(xiàn)了有功功率和無功功率的解耦控制?；谙到y(tǒng)傳遞函數(shù)，采取了 極點配置的 PI 參數(shù)設(shè) 計方法 進行了 PI 參數(shù)計算。 2． 利用 PSCAD 軟件搭建了電網(wǎng)到電網(wǎng)的背靠背 VSC 系統(tǒng)的仿真模型，通過對背靠背 VSC 與兩端交流系統(tǒng)的功率交換進行控制仿真，從跟隨性、直流側(cè)電壓控制、有功功率和無功功率控制方面驗證了所設(shè)計控制器的有效性。 西安理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 致 謝 本課題是在 李潔 老師的精心指導(dǎo)下完成的。 李 老師嚴謹求實的工作作風(fēng)和治學(xué)精神使我受益菲淺。在畢業(yè)設(shè)計過程中， 李 老師認真指導(dǎo)，多方面支持，給出了許多很好的指導(dǎo)意見。在此謹向她表示衷心的感謝！ 同時，在畢業(yè)設(shè)計過程中，還得到 孔維超 同學(xué)的大力支持與幫助。在此一并表示感謝！ 趙良辰：背靠背變換器的仿真研究 34 參考文獻 [1] 張崇巍，張興 . 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