【正文】 上海：上?？茖W技術出版社， 1982 [8]孟祥萍 .高嬿 .電力系統(tǒng)分析 .高等教育出版社， （ 2020重?。? [9]韓民曉 .文俊、徐永海 .高壓直流輸電原理與運行 .機械工業(yè)出版社， 2020 [10]李興源 .高壓直流輸電系統(tǒng) .科學出版社， 202021 [11]毛劍鋒 .HVDC跨國聯(lián)網(wǎng)輸電系統(tǒng)的全電壓起動過電壓 ,2020110 [12]王官潔 .任震 .高壓直流輸電技術 .重慶大學出版社， 1997 [13]楊秀、陳鴻煜 .高壓直流輸電系統(tǒng)換相失敗的仿真研究 . [14]朱龍主 .AutoCAD2020教程 .科學出版社， 2020 [15]王兆安 .黃俊 .HVDCVSC輸電系統(tǒng)運行與控制的研究 .機械工業(yè)出版社， 2020 [16]周樂榮 .高壓直流輸電的現(xiàn)狀與發(fā)展 .廣東電力， 1997 [17]戴熙杰主編 .直流輸電基礎 .北京：水利電力出版社， 1990 [18] , ,– FACTS Technique for Converting Existing AC Transmission into HVDC. 2020 IEEE 32 31 附 錄 。并對在百忙中參加答辯及評閱的老師表示感謝。正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。從課題的選擇到論文的最終完成，老師始終都對學術問題指導細致入微，給予了大量的指導和修改意見，老師開闊的視野，積極向上的生活和工作態(tài)度激勵我努力的學習和生活，在此向老師致以誠 摯的謝意和崇高的敬意。 32 29 致 謝 時光如白駒過隙，四年的大學生活即將畫上句號，在三峽大學校園里度過的歲月里，我在周圍人的幫助下成長了很多，在論文脫稿之際，謹向所有關心幫助過我的人們表達自己誠摯的謝意。 因此本文的控制方法具有普遍的適用性，為進一步研究輕型直流輸電系統(tǒng)的物理模型奠定了理論基礎。圖 、 分別給出了以誤差平方積分準則 ISE 作為性能指標的評價曲線，用于比較所設計的控制器的控制性能，可見， VAPID 控制器的控制性能較之常規(guī)的固定參數(shù)PID 控制器有顯著的提高 。通過在 Simulink 環(huán)境下構建圖 所示的新型直流輸電系統(tǒng)仿真模型，對其基本的整流側定直流電流、逆變側定直流電壓的控制特性開展仿真研32 26 究工作，仿真所用到的控制器包括本文所設計的常規(guī)的固定參數(shù) PID 控制器及變參 數(shù)PID 控制器，由兩種控制器的對比仿真來驗證 VAPID 控制器所具有的良好的控制性能。變換器控制狀態(tài)有七種，含義如表 所示。使得直流線路放電。 時，整流器側的觸發(fā)延遲角被強制設為 166176。此時逆變器的熄弧角仍然大于參考值。在 時恢復到設定值。附近。逆變器子系統(tǒng)還對兩個 6脈沖橋的各個晶問管的熄弧角進行測量，熄弧角參考值為 12176。附近，逆變器的觸發(fā)延遲角在 143176。 32 24 (a)整流側得到的相關波形 32 25 (b)逆變側得到的相關波形 圖 HVDC 系統(tǒng)啟停和階躍響應仿真 將表 和圖 對應起來，可見其仿真的大致過程如下： 晶間管在 時導通，電 流開始增大，在 時達到最小穩(wěn)態(tài)參考值 .，同時直流線路開始充電使得直流電壓為 .，整流器和逆變器均為電流控制狀態(tài)； 時，參考電流從 .(2kA)， 時直流電流到達穩(wěn)定值，整流器為電流控制狀態(tài)，逆變器為電壓控制狀態(tài)，直流側電壓維持為.(500kV)。如圖 （ b）所示為逆變側得到的相關波形，從上到下依次以標幺值表示的直流側線路電壓和直流側參考電壓、標幺值表示的直流側線路電流和實際參考電流。打開整流器和逆變器示波器，得到電壓和電流波形如圖 所示。 圖 CIGRE 直流輸電標準測試系統(tǒng)的控制器詳細框圖 為 減少冗余，將系統(tǒng)相關模塊進行封裝，最后系統(tǒng)模型如下圖所示： 32 22 圖 32 23 4 高壓直流輸電系統(tǒng)仿真 結果分析 直流電壓標幺值基值取為 500kV，直流電流基準值取 2kA，仿真過程中的直流電壓電流均用標幺值表示。由圖 可以看出，直流輸電控制系統(tǒng)的控制輸入量除了從主控制層傳遞下來的以下對總體框圖中的各個控制環(huán)節(jié)分別進行分析。其參數(shù)如下： R= /mile， l=，c=， Ls=597mH(整流器 )， Ls=597mH（逆變器） 修改的標準模型加入了修正的交流濾波器和新的遠距離直流輸電線路，如圖 所示。這種影響與交流側二次諧波并聯(lián)諧振一齊作用，使直流控制比較困難。 32 20 圖 新的交流濾波器 這些濾波器的參數(shù)列于表 中。它具有如下特性：（ 1）特征諧波和較低次諧波應當被一個支路吸收；（ 2）每個濾波器支路應當有相同的參數(shù)，每個支路的額定功率為 .（以額定直流功率為基值）。因此，修改的模型中代之以雙極遠距離架空線的單極等值參數(shù) 。第一個標準模型出版以后，已發(fā)現(xiàn)濾波器參數(shù)必須改善，以彌補原來沒有考慮周到的地方。這樣既快捷直觀，又能突出主要研究問題， 高壓直流輸電一次系統(tǒng)建模 CIGRE 直流聯(lián)絡線研究委員會控制組 于 1991 年提出了第一個用于 HVDC 控制研究的標準模型。 本文利用 Simulink 和 PSB(Power System Blockset)相結合的建模方法，直接利用 PSB 中已有的電力元件搭建 HVDC 電力原 型 系統(tǒng) 。 Matlab 產(chǎn)品族由以下產(chǎn)品構成：① Matlab：② Matlab Toolbox：③ Matlab Compiler；④ Simulink；⑤ Stateflow；⑥ Realtime workshop；⑦ Simulink Blockset。 Matlab 包括被稱作工具箱（ Toolbox）的各類應用問題的求解工具。在這個環(huán)境下，對所要求求解的問題，用戶只需要簡單地列出數(shù)學表達式，其結果便以數(shù)值或圖形方式顯示出來。 Matlab 的含義是矩陣實驗室（ Matrix Laboratory）。正極大地回路直流輸電系統(tǒng)結構如圖 所示。本次設計對高壓單極大地回路直流輸電系統(tǒng)正極進行建模。直流輸電的保護和控制系統(tǒng)，則是實現(xiàn)直流輸電正常啟動與停運、正常運行、運行參數(shù)改變與自動調(diào)節(jié)、故障處理與保護等的必要條件。送端和受端的交流系統(tǒng)與直流輸電系統(tǒng)有著密切聯(lián)系，為整流器和逆變器提供換向電壓，創(chuàng)造實現(xiàn)換流條件。對于可進行功率反送的兩端直流輸電工程，其換流站既可作為整流站運行，又可作為逆變站運行 。兩端輸電系統(tǒng)只有一個送端和一個受端，它與交流系統(tǒng)只有兩個連接端口，是最簡單的直流輸電系統(tǒng)。左右。換相電壓反 向之前去游離。確保換相完成且有足夠的裕度很重要，這樣可以保證在α =180176。還必須留一些升高整流器電壓的裕度來控制直流功率潮流。為了確保觸發(fā)前閥上有足夠的電壓，整流器有一個最小 ?角限制，約為 5176。出于以下幾個目的，必須保持輸電系統(tǒng)送端和受端的功率因數(shù)盡可能的高 : 1)在給定變壓器和閥的電流電壓額 定值的條件下，使換流器的功率較高； 2)減輕閥上的壓力； 3)減少與直流系統(tǒng)連接的交流系統(tǒng)的損耗； 4)在負荷增加時，使交流終端的電壓降最?。? 5)減少換流器損耗的無功功率。 (2)調(diào)節(jié)換流器的交流電勢。具體的說，改變直流電流 (或功率 )可以從兩個方面來進行調(diào)節(jié) ： (1)調(diào)節(jié)整流器的觸發(fā)延遲角α或逆變器的熄弧角 ?(越前角聲 )，即調(diào)節(jié)加到換流閥控制極的觸發(fā)脈沖相位。 根據(jù)上述分析和圖 可得出直流輸電系統(tǒng)簡單等值電路圖和電壓分布圖，如圖(a)和 (b)所示。高壓直流輸電系統(tǒng)采用分層控制方式，目的在于使系統(tǒng)高效穩(wěn)定的運行和保持功率控制的最大靈活性，同時保證設備的安全。因此，直流輸電的控制調(diào)節(jié)對整個交直流系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行起著重要的作用，結合前面的分析，圖 所示雙極直流輸電線路的一個極或者一個單極直流輸電線路可以用圖 所示的等值電路來表示。因此，大部分直流輸電工程均選擇 12 脈動換流器作為基本換流單元，從而可簡化濾波裝置，節(jié)省換流站造價。對于采用一組三繞組換流變壓器的 12 脈動換流器，其變壓器網(wǎng)側繞組中也不含 6（ 2k－ 1）177。 1 次的諧波，每個 6 脈動換流器交流電流中的 6（ 2k－ l）177。 12 脈動換流器的另一個優(yōu)點是其交流電流質(zhì)量好，諧波成分少。的 6 脈動換流器的直流電壓之和，在每個工頻周期內(nèi)有 12 個脈動數(shù)，因此稱為 12 脈動換流器。 12 脈動換流器的優(yōu)點之一是其直流電壓質(zhì)量好，所含的諧波成分少。它需要 12 個與交流系統(tǒng)同步的按序觸發(fā)脈沖。 32 15 圖 12脈動換流器原理接線圖 12 脈動換流器由 VI～ V12 共 12 個換流閥所組 成，圖 中所給出的換流序號為其導通的順序號。 12 脈動換流器可以采用兩組雙繞組的換流變壓器，也可以采用一組三繞組的換流變壓器。換流變壓器的閥側繞組一個為星形接線，而另一個為三角形接線，從而使兩個 6 脈動換流器的交流側，得到相位相差為 30186。 圖 實際 應用中，要求將兩個或多個換流橋串接以獲得所要求的較高的直流電壓。直流平均電壓 Vd 為負值， Vd 此時起一個反電勢的作用。 逆變器的工作原理 逆變器與整流器的換流裝置相同，只是各自的運行條件不同。 (3)在整流電路合閘啟動過程中或電流 斷續(xù)時，為確保電路正常工作，須保證同時導32 14 通的 2 個晶閘管均有觸發(fā)脈沖。共陽極組 VV V6 也依次差 120176。 (2)對觸發(fā)脈沖的要求： 6 個晶閘管的脈沖按 V1— V2 一 V3 一 V4 一 V5 一 V6 的順序，相位依次差 60176。 圖 、輸出電壓波形 (a)直流端 m、 n對中性點的波形 (b)直流輸出電壓的波形 輸入波形中的 C1～ C6 為自然換相點。由該表可見， 6 個閥的導通順序為 V1 一 V2 一 V3 一 V4 一V5 一 V6。 六脈動整流器的工作原理 所謂理想情況是指同