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图２ Ｖ Ｃ 率 矢 量 图 Ｓ功
Ｆｉ ｕｒ ２ ｇ ｅ ＶＳ ｐｏ ｅｒ ｅｃ Ｃ ｗ ｖ ｔｏｒ ｇｒ ｈｉ ａｐ ｃｓ
Ｆ ｇ ｒ ｌ Ｗｉｄ ｐ ｗ ｒ ｅ ｅ ｔ ｉ ｉ ｙ ｉ ｔ ｒ ｏ ｎ ｃ ｏ ｙ ｔ ｍ ｂ ｓ ｄ Ｏ ｈ ｅ ｉ ｏ Ｈ Ｄ ｉｕ ｅ ｎ ｏ ｅ Ｉｃ ｒ Ｇ ｔ ｎ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｉｎ ｓ ｓ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆＩｘ ｂｌ Ｖ Ｃ
图７ 电流解耦圈
Ｆｉ ｕｒ ７ ｕｒ ｅｎ Ｄ ｏｕ ｎ ｄｉ ｇｒ ｍ ｇ ｅ Ｃ ｒ ｔ ｅｃ ｐＩ ｇ ｉ ａ ａ
至
（ 直流电流动 态响应曲线 ａ ）ห้องสมุดไป่ตู้
—
—
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—
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—
—
（） ｂ 直流电压动态响应曲线
图３三相柔性直流输电变流器主 电路拓扑图
Ｆ ｇ ｒ ｅ ｎ ｃｉ ｃ ｔ ｔ ｐ ｏ ｙ ｏ ｈ ｅ — ｈ ａ Ｉ ｘ． ｅ Ｈ Ｄ ｏ ｖ ｒ ｅ ｉ ｕ ｅ ３ Ｍ ｉ ｕｉ ｏ ｏＩｇ ｆ ｔ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｆ ｅ ｂＩ Ｖ Ｃ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｒ
网侧 滤波 电感 ，其 作用 是存 储 能量 ，实 现 能量在 电网和整 流桥 之 间的流 动 ；ｃ 直流 侧滤 波 为 电容 ，其作 用 是稳 定 直流 侧 电压 ，滤 除直 流 电压 脉 动成 分 。每个 单 元都 为 串联 结 构 的功
率开 关器件 和 续流 二极 管构 成 ，定义 单极 性二值 开关 函数为 ：
柔 性 直 流 输 电 技术 是２ 世 纪９ 年 代 发 ０ Ｏ 展 起来 的一 种新 型 直流 输 电技术 ，其 核心 是 采 用 以全控 型 器件 （ Ｔ 和 Ｉ Ｂ 等 ）组成 如Ｇ Ｏ Ｇ Ｔ 的 电压 源换 流 器 （ Ｓ ）进 行 换 流 。 目前风 ＶＣ
电大 部分风 电场 并 网都 采用 交流 并 网，但 是 交 流 并 网存 在 以下 问题 ：风机 对 并 网处交流 电压波 动敏 感从 而 导致 风机 退网 ；风 电场稳
￡ 堕
ｄｔ
０
０
ｄ： ｛
ｃ
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Ｓ Ｓ Ｓ ： ｂ
一一｝｝ ０ Ｒ＋ １ 一 Ｉ Ｉ ｛ ｌ
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经过 ｄ ｑ — 坐标 转换 ，坐标 系 下 的数 学模 型 如下 ：
要 取 决 于 ， 无 功 功 率 的 传 输 主 要 取 决 于 直流 电压 控制 模 式 ，另一 个Ｖ Ｃ 用有 功功 率控 制模 式 。 电压 控 制模 式 的作用 是维 持直 流母 Ｓ采 Ｕ， 改变 和ｕ就可 以控制 用功 功率和 无功 功 线 电压 的恒 定 ，根据 直 流 电压 的大小 决定 三相变 换 器输 出功 率的大 小和 方 向 。 ｃ 率 的大 小和 方 向 。如 图２ 示 ，Ｖ Ｃｖ ｌａ ｅ 所 Ｓ （ ｔ ｇ ｏ 直流 电压 控制 时 ，直 流 母线 电压Ｕ 与 直流 电压 的参考 值 ｕ 的 比较值 经 过Ｐ 调 节器 ， Ｉ ｓｕ ｃ ｏｖｒｅ ： 电压源 换流器 ） ｏｒ ｅｃｎ ｅｔｒ 能够 实现 通 过 限幅 环节 ，转 换为 参考 值 ｉ。 ，此参 考值 即是 电流 内环 实 际输入 电流 要跟 踪 的 电流 指令 在 功 率Ｐ 平 面 的 四 象 限运 行 Ｅ。Ｖ Ｃ 主 电 值 。因此控 制 结构 图如 图４ 示 。 Ｑ ２ Ｓ的 ］ 所 路 拓扑 图如 图３ 所示 。 有 功功 率 控制 时 ，有 功 功率 Ｐ 经 过速 度 调 节器 得 到功 率参 考 值Ｐ ，又 经过 Ｐ 调解 器 。 Ｉ 其 中 ，ｕ ｕ 、 ｕ 。 三 相 交 流 侧 电 调 解 ，计 算 出Ａ Ｐ ，并 与Ｐ 相加 输 出Ｐ 。Ｐ 经 过 参考 电流 计 算 模块 ，计算 出参 考 电流 曲 为 。 压 ； ｉ、ｉ、 ｉ 三相 交流 侧输 入 电流 ；Ｌ 为 为 ｉ 。控 制框 图如 图５ 所示 。
…… … … … …… … … … …… … … … …… … … …… … … … …… … … …… … 。Ｙ 。
…
（） ｃ 电网侧三相电流动 态响应曲线
（） 功 功 率 和 无 功 功 率 曲 线 ｄ有
图４外环 电压控制框图
Ｆｉ ｇｕｒ ＶｏＩ ｇｅ ｏ ｅ ４ ｒａ ｃ ｎｔｒ ｏｆ ｘｔ ｎａＩ ｒｉ ｂＩ ｏｋ ｏＩ ｅ ｅｒ ｎｇ ｏ ｄｉ ａｇｒ ｍ ａ
：
．
Ｏ Ｏ 一 Ｏ
．
Ｌ ｄ』 ｔ
＿ 一
¨
其 中 ｕ： ｄｄ ｄＳ ｕｃ １
Ｕ ＝ ｑ ｄ１ ｑＳＵｃ
整 流器 从交 流系 统吸 收 的功 率可表 示为 ：
＝
ｉ十 山 ｌ ｔ “ ｉＪ ｄ ｇ
（ ５ ）
Ｑ 昙 ｆ ∥） Ｉ
图５外环有功功率控制框图
Ｆｉ ｕ ｅ ５ Ａ ｔ ｖ ｏ ｅ ｏ ｔ ｏ ｏ ｘ ｅ ｎ ｇ ｒ ｃ ｉ ｅ ｐ ｗ ｒ ｏ ｎ ｒ Ｉ ｆ ｅ ｔ ｒ ａＩ ｒ ｎ ｏ ｋ ｄ ａ ｒ ｍ ｇ ｂＩ ｃ ｉ ｇ ａ ｉ
ｌ ｋ ＯＯ ｍ。
系 统直 流 电压 、 直 流 电流 、 电 网侧 三
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
一
皇王 窭一 盥ｌ
风 电柔性 直 流输 电控 制 策略 的研 究
北京 交通 大学电气． 程学院 Ｙ － 宋文 乐 张晓冬
【 摘要 】柔性直流输 电 （ ｌ ｉ ｅＨ ｇ ｏ ａ ｉ ｃ Ｃ ｒｅｔ ｌ ｂｅ Ｖ ）技 术作为一种新 型输电技 术 ，在风力发 电领域有着 显著的优势和广 阔的应用前 景。本文 Ｆｅ ｂ ｉ Ｖ ｌ ｇ Ｄ ｒ ｔ ｕｒ ，Ｆｅ ｌ Ｈ ＤＣ ｘｌ ｈ ｔｅ ｅ ｎ ｉ ｘ 介 绍 了柔性直流 输电系统的拓扑结构和 工作原理 ，建立 了基 于空 间矢量 的数学模型 ，实现 了有 功功率和无功功率 的解耦 控制 ，并设计双 闭环矢量控制器 ，利用ｍ ｔ ｂ ａａ／ ｌ ｓ ｌｋ ｉ ｉ 搭建 整个 仿真 系统 ，对其 运行情况进行 了仿真 。仿真结果表 明，设计 的控制器运行效果 良好 ，能很好的实现对风 电场 功率的传输 ，具有抗干扰 能力 强，稳定 性 ｍｕ ｎ 好 ，相应 迅速等优点，适用于风电场柔性直流输电系统。 【 关键词 】柔性直流输电；风 电；仿真 ；空 间矢量
得 到ｕ ｕｒ、ｕｒ，再 将ｕｒ、ｕｒ、ｕｒ ａ ｒ ｂｆ ｃｆ ｅ ｅ ａｆ ｂｆ 。ｆ ｅ ｅ ｅ 送至 ＰＭ 节器 产生 相应 的调 制脉冲 。 Ｗ调 ４ 仿真结 果 分析 ． 为 了分 析 风 电场 连 接 柔性 直流 输 电系 统 的稳 态 和暂 态过 程 ，基 于ｍ ｔａ Ｒ ０ ９／ ａ １ｂ ２ ０ ａ ｓｍ ｌｎ 建立 模型 。风 电场设 计 多台感 应发 ｉｕ ｉｋ
Ｆｉ ｕｒ ８ ｇ ｅ Ｒｅ ｓｕＩ ｏ ｓ ｔｅ ｓｉ ｔ ｆ ｙｓ ｍ ｍｕＩ ｔｉ ｆ ａ ｏｆ
图８系统仿真结果
块 ，计算 出ｉ 。控 制框 图如 图６ 示 。 所 电流 解 耦 如 图７ 示 ， Ｉｒ与 ｉ作 差 送 所 ｆ ｄ ｅ 至 电流Ｐ 调节器 ，然后 解耦 得 到ｕ ， 同理 Ｉ 可 以得 到 ｕ ，然 后 对ｕ 进 行Ｐ Ｒ 反变 换 … ＡＫ
一
Ｒ Ｌ—ｄ ｗ ＳＦ Ｉ
一 一 一
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（ ３ ）
㈤
制 ，无 需额 外无 功补偿 设 备 ，换流 站之 间无 式子 中 ， ｕ 为 坐标 变 换后 电网侧有 功 电压 和无 功 电压 ：ｉ 和ｉ 为坐 标转 换 后交流 ｄ ｑ 需快速 通信 并且 各换 流站 可 以相互 独立 地控 侧 有 功 电流和 无 功 电流 ；ｓ和 Ｓ为 ｓ、ｓ、ｓ经 过坐 标转 换 后 的开关 函数 。取矩 阵 前两 行 可 。 。 制 ，这 些优 点使 得柔 性直 流输 电成 为风 电场 得 ： 并 网 的首选 技术 。柔 性直 流输 电在 国外 己得 到 推广 应 用 ， 自１９ 年 ３ ， 世界 第 一个 柔 ９７ 月 性 直流输 电工 程—一ｅ １ｊｎ Ｈ １ｓｏ 工程 至今 …，已 有 多 条 柔 性 直 流 输 电工 程 相 继 投 入 商 业 运 行 ，柔 性直 流输 电 目前 已成 为 国 际上公 认 的 风 电场 并网 的最佳 技术 方案 。基于 柔性 直流 输 电 的风 力 发 电并 网 系 统如 图 １ 示 ， 各风 所 力 发 电机 输 出 的交流 电经过 升 压变 压器 升压 后 经直流 输 电线路 送 到交流 系 统旁 边 的逆 变 器上 面 ，再经 过逆 变器 转换 成 交流 电后送 入 电 网，实 现 了功率 的传 输 。
上 式 中Ｕ为 电 网侧相 电压 ，ｕ为 电压 源 柔性 直流 输 电系 统 的三相 电压 转换器 Ｖｃ ｓ 一般 采用 电流 内环 控制 和有 功、 无功或 者 电压 换 流 器交 流侧 相 电压 ， 为 和ｕ的夹 角 ，ｘ 外环 控制 。 电流 内环 的作 用 是使 整流 器 的 实际 输入 电流 能够跟 踪 电流 指 令值 ，实现 单位 功 为 换 流 电抗 器 的 电抗 。有功 功率 Ｐ的传 输 主 率 因数控 制 。外环 的控制 应遵 循 两站有 功 功率控 制 协调 一致 的原 则 ，其 中一个Ｖ Ｃ Ｓ 采用 采用
。 一
ｆ 桥臂导 下 关断１ ｋ ｌ 上 通， 桥臂 一
（
。 １Ｆ 导通，上 关断“ ｋ ｏ 桥臂 一 桥臂 一 根据 图３ 可知Ｖ Ｃ 三 相静 止坐标 系 下的数 学模 型 是： Ｓ在