【正文】 3337[13] Lordon of PID controllers the nonsymmetrical optimum methodAutomata, 1997,33(1):103107.。[4] , 2004，5(11)：1～3. [5] 羅桂娥、張靜秋、2008[6] 陳建明、王亭嶺、孫標(biāo). 電器控制與PLC應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，2010[7] 韓明曉，文俊、：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.[8] ：電力工業(yè)出版社，1982.[9] 于海生，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。北京：水利電力出版社，1990[1] 黃俊，：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.[2] 王建輝、：清華大學(xué)出版社，2005.[3] 戴熙杰主編。隨著直流輸電項(xiàng)目的增多，在我國將會形成新的交直流并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)，而且交直流并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將會更加復(fù)雜。(5) 要認(rèn)真研究交直流并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)的問題。 優(yōu)化控制方式和控制策略可提高直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，更好地發(fā)揮直流的調(diào)制作用；能對與其連接的交流電網(wǎng)提供有效的阻尼和支援，提高聯(lián)合系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。像廣東電網(wǎng)中有七八回直流輸電饋入，即使按設(shè)計(jì)故障率指標(biāo)計(jì)算，單極故障每年每極為5次，一年就將有70~80次單極故障，甚至更多，這將給電網(wǎng)帶來太頻繁的沖擊，因此必須有力的提高直流輸電的可靠性和可用率。(2) 提高直流輸電的可靠性和可用率。 但當(dāng)送電容量超過300萬kW，送電距離接近或超過1500 km時(shí)，則有必要將電壓等級提高到177。目前，高壓輸電工程的電壓等級除伊泰普工程外，多為177。隨著我國西部電力資源的開發(fā)，巨型水電站和巨型火電基地的建設(shè)，水電、火電打捆送出，送電距離越來越遠(yuǎn)，送電容量越來越大，送電可靠性要求越來越高，給直流輸電技術(shù)也提出了更高的要求。同時(shí)大幅度簡化設(shè)備，降低造價(jià) 。 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中由于水平有限，有些問題并沒有得到解決，比如怎樣讓雙極系統(tǒng)可以在故障情況下能像單極系統(tǒng)那樣自動的恢復(fù)而且仿真波形和理想中有些差距，用更好的控制方法可以解決（如智能控制），都沒有再做更深一步的研究。500kV）單回系統(tǒng)的波形；在交、直流故障下單極單回+500kV系統(tǒng)、單極單回500kV系統(tǒng)、單極雙回+500kV系統(tǒng)、單極雙回500kV系統(tǒng)；還簡單的比較了直流線路頻率不同時(shí)整流結(jié)果和直流線路頻率不同時(shí)的整流結(jié)果。第4章是通過MATLAB軟件仿真和分析不同輸電方式下的波形，找出出現(xiàn)這種問題的原因，有助于以后更深層次的研究。第3章簡單的介紹了常規(guī)電網(wǎng)換相高壓直流輸電的控制技術(shù)，給出了包括定電壓控制、定電流控制、定功率控制、定熄弧角控制在內(nèi)的控制方法。其中第1章為緒論，簡單的介紹了高壓直流輸電的基本概念、構(gòu)成與分類，高壓直流輸電的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場合，高壓直流輸電的歷史與國內(nèi)外的現(xiàn)狀。通過對仿真出波形的一些不足的分析，聯(lián)系到在實(shí)際工程可能存在的問題。第5章 總結(jié)和展望 總結(jié)高壓直流輸電是電力電子技術(shù)應(yīng)用最為重要、最為傳統(tǒng)，也是發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域之一。由圖430，431，434 ，435還可以看出不加交流濾波器對交流系統(tǒng)都有很大的影響，都比沒有濾波器的情況下諧波要大的多。 不掛交流濾波器時(shí)高壓直流輸電輸出波形及分析通過對不掛濾波器時(shí)系統(tǒng)輸出波形的分析可以使我們更加了解濾波器的作用，在這兒只是簡單的模擬了單極+500kV系統(tǒng)不加濾波器的情況。但是由圖可以看出雙回線路恢復(fù)后的波形要比單回線路好些，這也說明了雙回線路要比單回線路可靠性和可用率高 當(dāng)整流側(cè)出現(xiàn)直流故障時(shí)的不同情況下的模擬圖 1. 單極單回系統(tǒng)+500kV輸電出現(xiàn)直流故障后的波形圖:圖422 單極單回系統(tǒng)+500kV輸電出現(xiàn)直流故障后的波形圖2. 單極單回系統(tǒng)500kV輸電出現(xiàn)直流故障后的波形圖：圖423 單極單回系統(tǒng)500kV輸電出現(xiàn)直流故障后的波形圖3. 單極雙回系統(tǒng)+500kV輸電出現(xiàn)直流故障后的波形圖：圖424 單極雙回系統(tǒng)+500kV輸電出現(xiàn)直流故障后的波形圖4. 單極雙回系統(tǒng)500kV輸電出現(xiàn)直流故障后的波形圖：圖425 單極雙回系統(tǒng)500kV輸電出現(xiàn)直流故障后的波形圖5. 波形分析各個(gè)波形的參考參數(shù)在表52中被給出：表52 不同的輸電方式直流故障的參數(shù)表 典型數(shù)據(jù)控制方式啟動過程跟蹤參考量時(shí)間（s）故障后振蕩范圍（kV）故障時(shí)間（s）故障后恢復(fù)時(shí)間（s）單極單回線+500kV整流側(cè)直流故障4631745單極單回線500kV整流側(cè)直流故障1092198單極雙回線+500kV整流側(cè)直流故障2001000單極雙回線500kV整流側(cè)直流故障910400分析，由此表可得雙回的故障后的電壓振蕩依然比單回的小，并且雙回的恢復(fù)時(shí)間要比單回的小，這也說明了雙回的穩(wěn)定性高。1. 單極單回系統(tǒng)+500kV輸電出現(xiàn)交流故障后的波形圖:圖417 單極單回系統(tǒng)+500kV交、直流故障故障前后的波形圖如下圖所示： 圖418單極單回系統(tǒng)+500kV輸電出現(xiàn)交流故障后的波形圖2. 單極單回系統(tǒng)500kV輸電出現(xiàn)交流故障后的波形圖： 圖419 單極單回系統(tǒng)500kV輸電出現(xiàn)交流故障后的波形圖3. 單極雙回系統(tǒng)+500kV輸電出現(xiàn)交流故障后的波形圖：圖420單極雙回系統(tǒng)+500kV輸電出現(xiàn)交流故障后的波形圖 4. 單極雙回系統(tǒng)500kV輸電出現(xiàn)交流故障后的波形圖：圖421單極雙回系統(tǒng)500kV輸電出現(xiàn)交流故障后的波形圖5. 波形分析各個(gè)波形的參考參數(shù)在表51中被給出：表51 不同的輸電方式交流故障的參數(shù)表 典型數(shù)據(jù)控制方式啟動過程跟蹤參考量時(shí)間（s）故障后振蕩范圍（kV）故障時(shí)間（s）故障后恢復(fù)時(shí)間（s）單極單回線+500kV整流側(cè)交流故障100900單極單回線500kV整流側(cè)交流故障1108216單極雙回線+500kV整流側(cè)交流故障200684單極雙回線500kV整流側(cè)交流故障720（）286分析，由上表可以看出負(fù)極交流故障后電壓的振動范圍較大，且恢復(fù)時(shí)間長。這里簡單的討論不同的輸電方式下整流側(cè)出現(xiàn)交流故障以后出現(xiàn)的情況，直流故障將在下一小節(jié)討論，其它的故障就不與討論了。雙極系統(tǒng)的由于變壓器參數(shù)，觸發(fā)角的不完全對稱所造成的問題，應(yīng)當(dāng)加以重視和研究。500kV輸出波形圖 波形分析，左面和右面下面的圖形為雙極的整流波形，由4413和417可以看出雙極輸電在同樣的PI控制下的整流波形比單極的要差很多，波形不平滑，開始時(shí)的波動也更大。圖4155. 雙極單回177。 ：搭建圖形也只是比單極負(fù)極的多了回線，其輸出波形圖如下圖所示：圖414單極雙回500kV輸出波形圖圖形分析，由圖415和413可以看出雙回系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定時(shí)間短（，）雙回系統(tǒng)在仿真開始時(shí)的振蕩也小，雙回系統(tǒng)的的最大振動量為（120840）kV，單回系統(tǒng)的振動量為（0—920）kV。輸出波形如下圖所示圖413 .單極雙回+500kV輸出波形圖圖形分析由圖48和413可以看出，雙回線路的電壓穩(wěn)定時(shí)間比單回線路的穩(wěn)定時(shí)間要小，而且最開始的振動也相比于單回要小，單回線路的最大振動為（95 +916）kV，而雙回的為（123912）kV，雙回的觸發(fā)角振動也小。 圖412 單極單回500kV輸出波形圖圖形分析如圖48。在這兒PI控制參數(shù)為負(fù)值。 單極500kV搭建的系統(tǒng)圖如下所示：它和正極系統(tǒng)在連接方式上只有很小的區(qū)別，區(qū)別也在下面給出。以下，并且只有很小的波動。 圖48 單極單回+500kV輸出波形圖 分析：三個(gè)示波器顯示的圖形自上而下分別為第一個(gè)整流電壓，第二個(gè)為電路電流（其中設(shè)置了一個(gè)定電流控制信號，值為1），第三個(gè)為觸發(fā)角的值，其它的圖形也是如此。 圖46 定電流控制型號 （4）等效直流源的電壓為495kV。 圖45 變壓器選型圖 （3）下圖是參考信號的設(shè)置圖形，可以根據(jù)自己的需要設(shè)置圖形的形狀，也可以設(shè)置為幅值為1的直線。從而使兩個(gè)6脈動換流器交流側(cè)得到相位為 30176。 （2）變壓器參數(shù)設(shè)置，變壓器參數(shù)的設(shè)置需要兩步，首先選擇按鈕Configuration，選擇如下圖的設(shè)置。以下其他元件線路的參數(shù)設(shè)定也如此。如下圖43所示： 圖43 12脈動整流器 交流濾波器的原理圖如下圖44所示： 圖44 交流濾波器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)模型各個(gè)部分參數(shù)的設(shè)定 參數(shù)設(shè)定時(shí)只要雙擊三相交流電源的圖標(biāo)即可以出現(xiàn)上述對話框。暫態(tài)分析時(shí)需計(jì)入直流系統(tǒng)調(diào)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，整流器定電流和逆變器定電壓控制的方程分別為式中，和分別為定電流下的放大倍數(shù)和時(shí)間常數(shù)。整流側(cè)通常用定電流控制(為其給定值)，其約束方程為直流電流，通過比較和的偏差來調(diào)節(jié)，使兩者偏差趨于零，達(dá)到控制目的。 PI控制器，其構(gòu)成如下圖42所示： 圖42 PI控制器組成圖整流側(cè)、逆變側(cè)系統(tǒng)模型均由PI控制器（采用PI即比例—積分調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)定電流控制及定電壓控制，其輸出分別是、）、電壓測量子系統(tǒng)、同步脈沖發(fā)生器組成、整流橋、平波電抗器組成。它由電容器組、單調(diào)諧濾波器（1123次）和高通濾波器組成，所有元件均采用PSB中的標(biāo)準(zhǔn)元件模型。圖中各元器件均是Simulink／Power System中的模塊庫中的模型，直流輸電線路用型等值電路表示。如圖41所示即為12脈波HVDC典型模型圖。整流側(cè)用定電流控制，控制整流器的，由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。整流側(cè)用一個(gè)平波電抗器。圖41中整流器采用兩個(gè)6脈波全控橋串聯(lián)而成的12脈波橋結(jié)構(gòu)。搭建起來的圖形如上圖所示。 高壓直流輸電搭建的模型及其各個(gè)部分介紹下面以單極12脈波的高壓直流輸電搭建的運(yùn)行圖為例來介紹 圖41 典型的單極12脈波系統(tǒng)圖在此圖中濾波器和subsystem1都為封裝的子系統(tǒng)。MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡稱，是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。此外，還有基于增益優(yōu)化的整定法、基于總和時(shí)間常數(shù)的整定法和基于交叉兩點(diǎn)法等。在測試模態(tài)，由一個(gè)繼電非線性環(huán)節(jié)來測試系統(tǒng)的振蕩頻率和增益，而在調(diào)節(jié)模態(tài)下，由系統(tǒng)的特征參數(shù)首先得出PID控制器，再通過此控制器調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)性能。再觀察運(yùn)行曲線，若不太合理，可做適當(dāng)調(diào)整。2. 根據(jù)使用表32中公式，即可計(jì)算出調(diào)節(jié)器的各整定參數(shù)值。表31 求、的值的方法調(diào)節(jié)器參數(shù)控制規(guī)律P2PI 衰減曲線法 衰減曲線法是在總結(jié)臨界比例度法德基礎(chǔ)上，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)提出來的。，得到等幅振蕩過程，記下臨界比例度和臨界振蕩周期值。這種方法基于頻率響應(yīng)的分析。 本方法是由齊格勒（Ziegler）和尼柯爾斯（Nichols）提出的一種PID參數(shù)工程整定方法。若曲線超調(diào)量大而衰減慢，則需增大；若曲線振蕩厲害，則應(yīng)減小。若曲線波動較大，則應(yīng)增大積分時(shí)間；若曲線偏離給定值后長時(shí)間回不來則需減小，以取得較好的過渡曲線。引入積分作用（）。具體步驟如下：1. 置調(diào)節(jié)器積分時(shí)間=，微分時(shí)間=0，在比例度按經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的初始條件下，將系統(tǒng)投入運(yùn)行，整定比例度。下面介紹幾種常用的整定方法。參數(shù)優(yōu)化方法。 常用PI參數(shù)整定方法所謂PI控制器參數(shù)整定就是設(shè)置和調(diào)整控制器的參數(shù)，使控制系統(tǒng)的過渡過程達(dá)到滿意的品質(zhì)。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會隨著時(shí)間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。 積分（I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。PI控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。 PI控制 PI控制的原理及整定 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分，簡稱PI控制，又稱PI調(diào)節(jié)。因此換相角的大小受到換流變壓器調(diào)相設(shè)備、斷路器等設(shè)備參數(shù)的影響。影響熄弧角的直流電流，交流電流變動時(shí)，調(diào)整逆變器觸發(fā)角。為了避免與定電流控制系統(tǒng)作用相互干擾，定