轻型直流输电的一种解耦控制策略
轻型高压直流输电中的光纤驱动及检测策略
１ 引 言
非并 网风 电［ 对 中国风 电发展 思 路 的一 次重 ８ １ 是 要 的探 索 与 实践 。 最 主要 的应 用前 景 为 具 有直 流 其 负 载特 性 的高耗 能 产业 ， 常适 合 于轻 型 高 压 直流 非 输 电工程 。轻 型高 压直 流输 电【】 一种 新 型 的直流 ｌ是 Ｉ ４ 输 电技 术 ，满 足 风 力发 电场 长距 离 输 电 的要 求 。 在 国外 已得 到推 广 应 用 ， 生 了 巨大 的经 济 与 环保 效 产
纤
一
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ＧＮＤ ｌ ｒ Ｖ。 １
光 发 送器 ， 将脉 冲电信 号 转换 为 光信 号 沿 光纤 传 送
到光 接收 器，然 后 由光 接 收器将 光 信号转 换 为 脉 冲
ｙ． ・ ｌ 一／ ｌ 、 ） １ ：．
・：
电信 号 送 给驱 动器 （ ７ ６ Ａ ）给 Ｉ Ｂ Ｍ５ ９２ Ｌ ， Ｇ Ｔ提 供脉 冲
驱 动信号 ：当 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ发生 过流 情况 时 ． ７ ６ Ａ Ｍ５ ９ ２ Ｌ的 故 障 引 脚 Ｆ 低 电 平 输 出 ， 并 通 过 光 纤 传 送 到 Ｏ
Ｕ Ｃ ８ ５的 电 流 检 测 脚 （ Ｃ 脚 ） 最 终 将 驱 动 脉 Ｃ ３９ 即 ，
Ｕ Ｃ ８ ５发 出 的脉 冲驱 动信 号 反相 ， 采 用 三极 管 Ｃ ３９ 可
Ｕ
匪壹
或 Ｌ １ 原 信号 ，本 文基 于 以下 两点 原 因 ，选 择 Ｓ４复
Ｌ１ Ｓ ４复原 信 号 ： 先 ，Ｓ ４可 以实 现 波形 的 整形 和 首 Ｌ１ 放大 ； 其次 ， 当光 纤损 坏 时 ， Ｂ 一 ５ １的 １脚为 高 ＨＦ Ｒ ２ ２ 电平 ， 过 Ｉ １ 经 ＿ ４反 向后 使 得 厶 变 为 低 电平 ， 时 ５ 及 关断 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ模 块 ， 保证 整个 系统 的可靠 性 。
双向直流变换器的双环解耦控制策略
对输出电压的控制。在数字控制系统中，每个开关
周期只采样电感电流或电容电压值一次 （开关周期
中点时刻采样），因此采样值均为这些变量的开关
周期平均值。
基于电感电流、电容电压的开关周期平均值
建立的双向Buck/Boost变换器状态方程如下：
Cbmdlibus/ di= i o— i load
（］）
LA i L/dt+ i 几=%-%
根据电路定理，电路参数确定后3种工作模 态下变换器相同占空比驱动时的电感电流有相同
双向直沆变换器的双环解耦控制策略
的纹波特征。同时，电感电流可以等效为一个开关
周期的平均电流与纹波电流分量的叠加。其中纹
波电流由开关频率、电感参数决定，直流电流由输
出功率决定。因此，控制电感电流的开关周期平均
值就可以实现对电感电流的控制。同理，可以实现
第53卷第12期 2019年12月
电力电子技术 Power Electronics
Vol.53, No.12 December 2019
双向直流变换器的双环解耦控制策略
唐广笛"2,张旭辉2,章桐I,王征宇2 (1.同济大学，汽车学院，上海201804； 2.中车时代电动汽车股份有限公司，湖南株洲412001)
摘要：此处分析了双向Buck/Boost变换器的平均状态方程，对其提出了一种可推广应用的双环解耦控制策略，
总结了该控制策略的实现方法，并将其推广应用到双向Cuk电路中。讨论了双环解耦控制策略的其他形式与
优化技术路线。最终以双向Buck/Boost变换器为例，通过仿真和实验验证证实了这类控制策略的有效性。
可见，当U&cUg时，厶＜0,即双向Buck/Boost
变换器工作在负电流状态；反之，工作在正电流状
一种基于柔性直流技术的送端电网电磁环网解环方法
一种基于柔性直流技术的送端电网电磁环网解环方法康鹏;刘蔚;林成;孙斌;马覃峰【摘要】针对送端电网外送通道上存在的电磁环网的解环问题，提出了一种基于柔性直流技术的电磁环网解环方法。
首先根据送端电网孤网运行下的暂态和稳态频率稳定约束条件，确定利用柔性直流技术解环所需的最小额定功率的方法；然后通过与常规解环方案的投资对比，分析采用柔性直流技术方案的可行性；最后以贵州电网内某送端电网的电磁环网解环为算例，计算了采用柔性直流技术解环所需的最小额定功率并验证了方案的可行性。
%In allusion to the problem of opening loop for electromagnetic loop network in power transmission channel of the sending-end power grid,this paper presents a kind of method for opening loop based on VSC HVDC. This method firstly u-ses a method of determining the required minimum rated power for opening loop according to restriction conditions for tran-sient and steady frequency under island operation of the sending-end power grid,then by comparing investment with conven-tional opening loop scheme,analyzes feasibility of the VSC HVDC technology. Finally,it takes one case of opening loop of the sending-end power grid of Guizhou power grid for an example and calculates the minimum rated power for VSC HVDC technology,and confirms feasibility of this scheme.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2016(029)011【总页数】7页(P86-92)【关键词】柔性直流;电磁环网;解环;孤网;送端电网【作者】康鹏;刘蔚;林成;孙斌;马覃峰【作者单位】贵州电网有限责任公司电力调度控制中心，贵州贵阳 550001;南方电网科学研究院有限责任公司，广东广州510080;贵州电网有限责任公司电力调度控制中心，贵州贵阳 550001;贵州电网有限责任公司电力调度控制中心，贵州贵阳 550001;贵州电网有限责任公司电力调度控制中心，贵州贵阳 550001【正文语种】中文【中图分类】TM72高低压电磁环网是指两组不同电压等级运行的线路，通过两端变压器磁回路的联系并联运行[1]。
轻型直流输电的应用
轻型直流输电的应用【摘要】本文主要阐述的是轻型直流输电的应用。
先概述了轻型直流输电的特点及优势，然后介绍了其对应的各种应用场合。
选取了其中一种应用，vsc-hvdc应用于清洁能源（以海上风电为例），进行了详细的阐述。
最后介绍了轻型直流输电在我国的应用前景。
【关键词】轻型直流输电；应用；海上风电；应用前景1 轻型直流输电应用概述1.1轻型直流输电特点轻型直流输电技术是一种基于可关断电力电子器件电压源换流器（vsc）和脉宽调制技术的直流输电技术。
轻型直流输电的特点和优势主要有:①控制灵活，可以独立的控制有功功率和无功功率；②可以工作在无源逆变方式，受端可以使无源网络；可以灵活控制潮流方向；不增加系统短路功率；通过模块化设计使hvdc light的设计、生产、安装和调试周期的缩短，换流站占地面积更小；⑥每个站可以独立控制，易于实现无人值守。
1.2轻型直流输电的应用场合基于以上提到的hvdc light的特点和优势，轻型直流输电的主要应用场合有：（1）清洁能源发电。
受环境条件限制，清洁能源发电一般装机容量小、供电质量不高并且远离主网，如中小型水电厂、风力发电站（含海上风力发电站）、潮汐电站、太阳能电站等，由于其运营成本很高以及交流线路输送能力偏低等原因使采用交流互联方案在经济和技术上均难以满足要求，利用轻型直流输电与主网实现互联是充分利用可再生能源的最佳方式，有利于保护环境。
（2）提高配电网电能质量。
非线性负荷和冲击性负荷使配电网产生电能质量问题，如谐波污染、电压间断、电压凹陷、突起以及波形闪变等问题，使一些敏感设备如工业过程控制装置、现代化办公设备、电子安全系统等失灵，造成很大的经济损失，轻型直流输电可分别快速控制有功、无功的能力并能够保持电压基本不变，使电压、电流满足电能质量标准要求，将是未来改善配网电能质量的有效措施。
（3）异步连接。
比邻两交流系统异步运行时不能交换功率，无法相互提供多余的发电容量，须各有独立的调峰电厂。
柔性输电技术简介
柔性输电之直流输电内容简介轻型直流输电技术是20世纪90年代开始发展的一种新型直流输电技术，核心是采用以全控型器件（如GTO和IGBT等）组成的电压源换流器（VSC）进行换流。
这种换流器功能强、体积小，可减少换流站的设备、简化换流站的结构，故称之为轻型直流输电，其系统原理如图2-1所示。
图2.1 柔性直流输电系统原理示意图其中两个电压源换流器VSC1和VSC2分别用作整流器和逆变器，主要部件包括全控换流桥、直流侧电容器；全控换流桥的每个桥臂均由多个绝缘栅双极晶体管IGBT或门极可关断晶体管GTO等可关断器件组成，可以满足一定技术条件下的容量需求；直流侧电容为换流器提供电压支撑，直流电压的稳定是整个换流器可靠工作的保证；交流侧换流变压器和换流电抗器起到VSC与交流系统间能量交换纽带和滤波作用；交流侧滤波器的作用是滤除交流侧谐波。
由于柔性直流输电一般采用地下或海底电缆，对周围环境产生的影响很小。
1引言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。
早期的输电工程是从直流输电系统开始的，但是由于不能直接给直流电升压，使得输电距离受到较大的限制，不能满足输送容量增长和输电距离增加的要求。
19世纪80年代末发明了三相交流发电机和变压器，交流输电就普遍地代替了直流输电，并得到迅速发展，逐渐形成现代交流电网的雏形。
大功率换流器的研究成功，为高压直流输电突破了技术上的障碍，因此直流输电重新受到人们的重视。
直流输电相比交流输电在某些方面具有一定优势，自从20世纪50年代联接哥特兰岛与瑞典大陆之间的世界第一条高压直流输电（HVDC）线路建成以来，HVDC在很多工程实践中得到了广泛的应用，如远距离大功率输电、海底电缆输电、两个交流系统之间的非同步联络等等。
目前，国内已有多个大区之间通过直流输电系统实现非同步联网：未来几年，南方电网将建成世界上最大的多馈入直流系统；东北电网也有多条直流输电线路正在建设或纳入规划。
一种新的PWM整流器电流解耦控制策略
（ 13 ）
76
电 工 技 术 学 报
∗ f d、 fq 分别为电流的有功电流指令 i d 和无功电流
2005 年 8 月
∗ ∗ 指令 iq 。有功电流指令值 id 与负载电流成正比，用
个动态过程中维持为零，几乎没有变化，表明有功 电流变化对无功电流无影响，反映了优良的解耦性 能；图 4d 为一相输入电压、电流波形，在 2 ～2.05s 期间电压电流同相，PWM 整流器工作在整流状态， 2.05s 后电压电流反相，此时 PWM 整流器工作在逆 变状态。
其中
2 cos θ 3 sin θ cos(θ − 2π 2π ) cos(θ + ) 3 3 （3 ） 2π 2π sin(θ − ) sin(θ + ) 3 3
1 1 1 Ri + u − u + kisq = kf q （ 10） Ls s sq Ls sq Ls cq
F ig.2
输入输出 变量反馈
图2
电流的解耦控制策略
Current fecoupling control strategy
由式（ 7 ） 、式（8 ） ，电流控制器为一阶惯性环 节，性能由系数 k 决定。传递函数为 I sd ( s) I sq (s ) k = = Fd (s ) Fq ( s ) s + k
2
基于输入输出反馈的电流解耦控制策 略
三相电压型 PWM 整流器的拓扑结构如图 1 所 示。主电路采用 IGBT 与二极管反并联的方式， Ls 和 Rs 为电感的等效参数， C 为直流滤波电容，RL 为直流侧负载。 uca、 ucb 、 ucc 为整流桥三相控制电压。 PWM 整流器的基本工作原理为：通过对六个开关 管的适当控制，可以改变桥中点电压 uc a 、ucb 、 ucc 的波形和相位，从而改变输入电流的相位，达到改 变功率因数的目的。
柔性直流输电系统控制策略研究及其实验系统的实现
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。
柔性直流输电技术应用、进步与期望
柔性直流输电技术应用、进步与期望一、概述随着全球能源结构的转型和电力电子技术的飞速发展，柔性直流输电技术（VSCHVDC）作为一种新型的输电方式，正逐渐受到广泛关注和应用。
柔性直流输电技术以其独特的优势，如可独立控制有功和无功功率、无需交流系统提供换相电压支撑、易于构成多端直流系统等，在新能源接入、城市电网供电、海岛供电、分布式发电并网等领域展现出广阔的应用前景。
自20世纪90年代以来，柔性直流输电技术经历了从理论研究到工程实践的发展历程。
随着电力电子器件的不断进步和控制策略的优化，柔性直流输电系统的容量和电压等级不断提升，系统效率和可靠性也得到了显著提高。
目前，柔性直流输电技术已成为解决新能源大规模并网、提高电网智能化水平、推动能源互联网发展的重要技术手段。
尽管柔性直流输电技术取得了显著的进步，但仍面临一些挑战和期望。
一方面，随着应用领域的不断拓展，对柔性直流输电系统的性能要求也越来越高，如更高的容量、更低的损耗、更快的响应速度等。
另一方面，随着可再生能源的大规模开发和利用，电网的复杂性和不确定性也在增加，这对柔性直流输电技术的稳定性和可靠性提出了更高的要求。
1. 简述柔性直流输电技术的背景和重要性随着全球能源需求的日益增长，传统直流输电技术在面对能源紧缺、环境压力以及现代科技发展的挑战时，已显得力不从心。
在这样的背景下，柔性直流输电技术应运而生，成为了一种顺应社会发展的新型输电技术。
从能源角度来看，随着城市化进程的加快和工业化水平的提高，能源需求呈现出爆炸式增长。
传统的直流输电技术，虽然在一定程度上能够满足能源传输的需求，但在面对大规模、远距离的电能输送时，其局限性逐渐显现。
同时，随着可再生能源的快速发展，如风能、太阳能等，这些能源具有分散性、远离负荷中心以及小型化的特点，传统的直流输电技术难以满足这些新能源的接入和调度需求。
柔性直流输电技术的出现，正好弥补了这一技术短板，使得大规模、远距离的电能输送以及新能源的接入和调度成为可能。