@使用永磁感应发电机风电场与VSC- HVDC并网系统和控制
海上风电送出系统及工程技术
海上风电送出系统及工程技术本章概括性地介绍海上风电场的发电系统构成和主要设备，重点介绍了其送电系统构成、主要设备和功能特性，以及海上风电送出工程的系统并网技术、海上变电站、换流站技术和海底电缆线路技术。
2.1 海上风力发电系统简介2.1.1 系统构成目前，海上风力发电系统的典型接线图如图2-1所示。
图2-1 海上风力发电系统典型接线图从图2-1可以看出，风力发电机由风能驱动，发出电能，是海上风力发电系统最为重要的系统构件。
电能通过在机舱或基座内的变压器将电压抬升（如690V/35kV）之后汇入海底集电系统。
海底集电系统是连接各风电机组形成的电气系统，主要由连接各风电机组的海底电缆及开关设备构成，其作用是汇集各风电机组发出的电能，输送至陆上或海上升压站。
2.1.2 主要设备及功能特性据前文所述，海上风力发电系统包括海上风电机组及海底集电系统两个部分。
风电机组由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础、升压设备等组成，典型结构如图2-2所示。
海底集电系统由连接各风电机组的海底集电电缆、开关设备等组成。
（1）风轮。
由叶片和轮毂、滑环组成，是风电机组获取风能的关键部件，叶片是由复合材料制成的薄壳结构，分为根部、外壳、龙骨三个部分；轮毂固定在主轴上，内装有变桨系统，与机舱经滑环连接；滑环为旋转部件（叶片和轮毂）与固定部件（机舱）提供电气连接。
（2）传动系统。
由主轴、齿轮箱和联轴节组成（直驱式除外），主轴连接轮毂与齿轮箱，承受很大力矩和载荷；齿轮箱连接主轴与发电机，叶轮转速一般为15～25r/min，发电机（非直驱式）额定转速一般为1500～1800r/min，齿轮箱增速比通常为1∶100左右。
（3）偏航系统。
由风向标传感器、偏航电动机、偏航轴承和齿轮等组成。
偏航轴承连接机舱底架与塔筒齿轮环内齿，并与偏航电机啮合实现机舱偏航对风；偏航电动机驱动机舱转动对风，偏航速度一般为1°/s，通常有3～5台，通过减速箱或变频器降速。
基于附加信号的VSC-HVDC系统改进有功功率控制策略
基于附加信号的VSC-HVDC系统改进有功功率控制策略任敬国;李可军;牛林;赵建国;于大洋;任敬刚;梁永亮【摘要】An advanced active power control strategy based on additional signal is proposed,which guarantees the DC voltage control and achieves active power balance during the big disturbance in VSCHVDC transmission system.The variation characteristics of DC voltage and active power under fault situations are briefly analyzed,the power characteristic curve of advanced controller is given and the computational formula for the maximal working range of DC voltage at the constant active power control end is derived.The design of outer-loop active power controller is introduced,the computational formula of active power correction is derived and the operating principle of the controller is analyzed for normal and faulty operating conditions of VSC-HVDC system.Simulative study with PSCAD/EMTDC verifies that,the proposed control strategy maintains the DC voltage within the range of safe operation during the transient disturbances of grid voltage sag or leading inversion station breakdown.%为了保证大扰动情况下电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)系统的直流电压控制和有功功率平衡,提出了一种基于附加信号的有功功率控制策略.首先简要地分析了故障情况下VSC-HVDC系统的有功功率平衡和直流电压变化特点;然后给出了改进有功功率控制器的功率特性曲线,推导了定有功功率控制端直流电压最大工作范围的计算公式;接着提出了外环有功功率控制器的设计方法,推导了有功功率修正值的计算公式,并分析了该控制器在正常运行和故障2种情况下的工作原理.PSCAD/EMTDC仿真研究表明,在电网电压跌落或主导换流站停运等暂态扰动情况下,所提控制策略能够维持直流电压在安全运行范围内.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2013(033)007【总页数】6页(P46-51)【关键词】电压源型换流器;高压直流输电;柔性直流输电;功率控制;电压控制【作者】任敬国;李可军;牛林;赵建国;于大洋;任敬刚;梁永亮【作者单位】山东大学电气工程学院,山东济南250061;山东大学电气工程学院,山东济南250061;国网技术学院,山东济南250002;山东大学电气工程学院,山东济南250061;国网技术学院,山东济南250002;山东大学电气工程学院,山东济南250061;东营供电公司,山东东营257091;山东大学电气工程学院,山东济南250061【正文语种】中文【中图分类】TM721.1;TM7610 引言电压源换流器型高压直流输电（VSC-HVDC）技术具有多种优点，如能够实现有功功率和无功功率的独立控制，具有动态无功补偿能力，改善电能质量，向无源网络供电以及易实现多端直流输电等[1-4]。
粒子群与PIDNN控制器在VSC_HVDC中的应用
每个神经元的状态和输入输出函数可参考文献[2]，
这里不再赘述。
图 1 所示网络采用 2×3×1 结构，输入层包括 2
个比例神经元，用于接收外部输入信息。其中，一
个接受控制系统的给定值；另一个接受被控对象的
实际输出值。输入层神经元的输出经连接权重，进
入中间层进行综合和处理，中间层 3 个神经元分别
为比例元、积分元和微分元，分别对输入信号进行
粒子群与 PIDNN 控制器在 VSC-HVDC 中的应用
王国强,王志新
(上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海市 闵行区 200240)
Application of PSO and PIDNN Controller for VSC-HVDC
WANG Guoqiang, WANG Zhixin
(School of Electronic, Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Minhang District, Shanghai 200240, China)
1 粒子群优化算法与 PIDNN
1.1 粒子群算法 粒子群算法(particle swarm optimization，PSO)[3]
最早在 1995 年由 Eberhart 和 Kennnedy 共同提出， 其基本思想是模拟鸟群觅食的过程寻找系统在某 种性能指标下的全局最优点，算法中每只鸟对应一 个粒子，能够通过一定的规则估计自身位置的适应 值，并记住自己当前所找到的最优位置，称为“局 部最优 pbest ”，此外还记住群体中所有鸟找到的最 好位置，称为“全局最优 gbest ”。这 2 个最优变量 使鸟群在某种程度上朝这些方向靠近。
含VSC-HVDC的交直流系统可用输电能力计算
含VSC-HVDC的交直流系统可用输电能力计算李国庆;张健【摘要】利用等值电压源方法对电压源换流器进行等效,从而导出了适合于优化计算的电压源换流器型直流输电(VSC-HVDC)系统模型.该模型能够考虑换流器的各种控制方式及运行限制,且可用于多端直流系统.建立了含有VSC-HVDC的交直流系统可用输电能力计算模型,在模型中考虑了对换流器控制变量的多种优化方式,并应用序列二次规划法对模型进行求解.通过对修改后的EPRI-36节点交直流系统进行仿真计算,验证了所提出模型的实用性及算法的有效性.%The voltage source converter is equivalently represented by voltage source model, thus the model of voltage source converter-high voltage direct current (VSC-HVDC) system suitable for optimal power flow calculation is developed.The model considers any control mode and operating limits of the converter: moreover, it could be applied to multi-terminal VSC-HVDC.The mathematical model of ATC for AC/DC systems with VSC-HVDC is set up in this paper, in which various methods for optimizing control variables of converters are considered.Sequential quadratic programming method is applied to calculate the ATC model.The modified EPRI-36 bus AC/DC system is simulated and numerical results illustrate the utility and validity of the proposed model and method.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2011(039)001【总页数】7页(P46-52)【关键词】可用输电能力;电压源换流器;交直流系统;序列二次规划法【作者】李国庆;张健【作者单位】东北电力大学电气工程学院,吉林,吉林,132012;吉林省电力有限公司调度通信中心,吉林,长春,130021【正文语种】中文【中图分类】TM71在电力市场环境下，电力系统区域间可用输电能力不仅是衡量输电网传输能力的一个重要指标，也可以为判断电网是否安全稳定运行提供依据，而且还能够引导市场参与者进行电力交易、刺激商业竞争以充分利用现有资源。
VSC-HVDC交直流混合系统多时间尺度暂态特性建模与分析
VSC-HVDC交直流混合系统多时间尺度暂态特性建模与分析穆钢; 蔡婷婷; 邸睿; 刘洪波【期刊名称】《《可再生能源》》【年(卷),期】2019(037)003【总页数】9页(P418-426)【关键词】VSC-HVDC; 多时间尺度建模; 机电-电磁暂态; 电磁暂态【作者】穆钢; 蔡婷婷; 邸睿; 刘洪波【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院北京 102206; 现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林吉林 132012【正文语种】中文【中图分类】TK01; TP290 引言随着越来越多的新能源（如风电、光伏）的大规模并网，高压直流输电的应用已经成为必然趋势。
其中柔性直流输电（voltage source converterbased high voltage direct current，VSC-HVDC）在风电并网工程、可再生能源并网工程、孤岛供电工程以及分布式发电并网工程等诸多领域得到了广泛应用[1]，[2]。
随着柔性直流输电系统的应用发展，大量电力电子设备不断并网。
对于含有大量电力电子开关器件的VSC-HVDC 系统，采用电磁暂态仿真建模研究其暂态特性易受仿真速度和系统规模的限制，不适合大规模的电网仿真建模[3]，[4]。
在电磁暂态仿真下，建立换流器平均值模型，可以有效加快电力电子开关的特性仿真速度[5]～[7]。
在机电暂态仿真下，电力系统处于慢变化低频暂态过程，忽略了电力电子高频暂态特性[8]。
因此，建立含VSC-HVDC 交直流混合系统多时间尺度模型已成为提高大规模交直流混合系统分析精度的有效途径。
目前，对VSC-HVDC 系统的控制策略分为两类，一类是直接控制，另一类是矢量控制。
传统控制器是互联系统线性变参数模型，实现了有功、无功在d-q 坐标系下的不完全解耦。
文献[9]～[12]对传统控制器设计及其PI 参数整定进行了较为详尽的论述。
本文所设计的两端VSC-HVDC 系统控制器采用矢量控制，内环控制器采用在α-β 静止坐标系下建立数学模型的方法，该方法有效地避免了d-q 坐标系下解耦不完全的情况。
浅谈海上风电场输电方式
浅谈海上风电场输电方式摘要：随着绿色能源的不断发展，我国海上风电发展快速，其中海上风电输电系统具有重要的作用。
海上风电可以保证我国东部的能源电力供应，我国海上风电项目逐步由近海浅水区向深水区拓展，相关输电方式成本性越发凸显，选取合适的输电方式、降低成本是海上风电逐渐向深远海化、规模化发展的关键。
本文主要讲解海上风电场轻型直流输电方式的情况。
关键词：海上风电场；输电方式；研究在我国海上风能中具有丰富的资源，在5米到25米水深，50米高度的位置具有2亿千瓦的海上风电开发潜力；在5米到25米水深，70米高度的位置具有5亿千瓦的海上风电开发潜力[1]。
另外在深远海、近岸潮间带等也有丰富的风能资源。
我国海上风电资源多集中在东部沿海地区，海上风电的开发，有利于推动工业的绿色转型发展，减少化石能源应用，保证能源电力供应。
但是由于运行以及施工环境恶劣，海上风电的建设、电能输送以及运行维护的成本高于陆上风电，制约海上风电的大规模发展。
海上风电场的场地面积要多于陆上风电场，风电机组之间距离更大，且具有分散化、间歇性等特点，增加与电力系统之间稳定连接的难度。
1 传统海上输电系统的概述海上风电场连接陆上电网过程中主要使用高压直流输电方式或者高压交流输电方式[2]。
高压交流输电方式主要适合近距离输送或者小规模输送。
在高压交流输电方式中，实施方案成熟度较高，近海输电的结构简单，成本比较低，具有较高的可靠性，工程的运行经验比较丰富，但高压交流输电方式具有明显长距离输送电缆电容效应、突出的过电压问题、很难控制无功电压等缺点。
高压直流输送方式可以分为基于电压源换流器的高压直流输电以及基于线性整流换流器的高压直流输电。
在线性整流环流器的高压直流输电中对附属设备以及换流器站具有较高的要求，还需要具有较多空间，需要非常大的海上换流器平台，在运行过程中很容易受到交流网络的干扰，如果出现这种干扰，会造成高压直流输电系统的切断，因此这种技术不适合在海上风电输电中应用。
海上风电场MMC-MTDC下垂控制特性的模型预测控制技术
海上风电场MMC-MTDC下垂控制特性的模型预测控制技术孙国强;郑玉平;卫志农;臧海祥;林子杰;袁阳【摘要】Due to the development of power electronic technology,modular multilevel converter (MMC) based multi-terminal HVDC (MTDC) has a promising future in off-shore wind farm integration,and its control strategy has great impact on the stability of power bined with the droop control strategy of MMC-MTDC with offshore wind farms,a simplified state space equation of MMC and its control system is established.Meanwhile,a model predictive control (MPC) strategy for MMC is proposed.%基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的多端直流输电(Multi-Terminal HVDC,MTDC)系统被应用于海上风电场并网,其控制策略对于电力系统的稳定性有着重大的影响.文章分析了MMC典型控制系统,结合海上风电场MMC-MTDC并网系统的下垂控制策略,建立MMC及其控制系统的简化状态空间方程;提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的MMC控制方案,对d轴分量的有功功率和直流电压采用模型预测控制.通过PSCAD中基于4端MMC-MTDC的海上风电并网系统的仿真测试,验证了所提方法的可行性和有效性.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2017(035)003【总页数】8页(P419-426)【关键词】海上风电场;模块化多电平换流器;多端直流输电;模型预测控制【作者】孙国强;郑玉平;卫志农;臧海祥;林子杰;袁阳【作者单位】国网电力科学研究院南瑞集团公司,江苏南京210003;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098;国网电力科学研究院南瑞集团公司,江苏南京210003;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TK81风力发电已经成为一种重要的电力能源。
谈柔性直流输电技术在风电并网中应用
谈柔性直流输电技术在风电并网中应用摘要：柔性（柔性）直流输电解决了新能源尤其是风电并网系统稳定问题；超高压直流输电解决了大功率远距离输电和系统稳定性问题；特高压直流输电解决了输电线路特别长，输送容量特别大的电能传输问题的系统问题；背靠背直流输电，解决了短距离非同步的联网传输的系统稳定性问题。
柔性直流输电是采用先进的电压源换流器VSC技术，是目前公认的风电并网消纳的最佳输电方式，解决了风力发电上网对系统稳定造成的威胁问题。
柔性直流输电是智能电网发展的必然。
关键词：柔性直流；输电技术；风电并网1 风电并网方式简介1.1常规风电并网目前国内风电机组并网多采用高压交流输电模式。
风力发电机系统可分为恒速恒频发电机系统和变速恒频发电机系统。
恒速恒频同步发电机系统因风速的变化会使其转子转矩不稳定，并网后如不能有效控制易发生无功振荡和风机失步。
恒速恒频异步发电机系统如果直接并网会产生4～5倍发电机额定电流的冲击电流威胁电网安全运行，同时在输电线路两端需安装无功补偿装置来提供并网所需的无功支撑。
变速恒频发电机系统在弥补恒速恒频发电机系统缺点的同时带来建设成本高、产生高次谐波电流等新问题。
1.2柔性直流风电并网采用高压直流输电模式并网可以完全的控制风电的潮流，实现送端系统与受端系统的解耦以避免故障的传播，利用直流输电较交流输电降低了线路损耗，且占地面积小，特别适用于离岸风力发电、海上平台供电等场合。
柔性直流输电（HVDCFlexible）并网不仅具备高压直流输电并网的优点，同时还具备无需外部电源支撑可实现自换相的能力，不需要交流系统提供换相容量，适合弱交流系统场合下使用。
具有无功功率的独立控制能力避免了无功补偿装置的使用，实现了无功功率与有功功率的相互独立。
2 柔性直流输电技术2.1柔性直流输电技术传统直流输电以晶闸管为换流原件，采用相控换流技术，以交流母线线电压过零点为基准，通过顺序发出触发脉冲，形成一定顺序的硅阀通与断，从而实现交流电与直流电的相互转换。
一个关于多馈入ACDC和VSC-HDVC系统的说明
南京理工大学紫金学院毕业设计(论文)外文资料翻译系：电子工程与光电技术系专业：电气工程及其自动化姓名：马亚翔学号： 080405228外文出处:978-1-4244-6255-1 /11(用外文写)$26.00©2011 IEEE附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。
指导教师评语：成绩签名年月日一个关于多馈入AC/DC和VSC-HDVC系统的说明Yanfang Wei, Zhinong Wei, Guoqiang能源和电气工程学院南京河海大学meilaier@摘要-直流馈入交直流系统已经成为电网的发展趋势。
AC / DC系统之间的相互作用的复杂性,其中直流各子系统对于电压稳定系统的稳定性是一个挑战。
针对稳定性差的问题馈入交直流系统,基于直流电压源变换器(VSC-HVDC)应用于馈入交直流系统,提高电压特性特别针对多馈入交直流系统。
灵活的控制性能和反应电力双向流动,直流输电系统提供有利条件的改善,特别是在电压稳定性的AC / DC电源。
基于非线性耦合馈入交直流系统的特点,本文提出了评论,特别是电压稳定性的AC / DC与VSC-HDVC电力系统。
最后,一些不可忽视的问题的解决,特别是在电压稳定性的研究关于AC / DC电源传输系统和未来的研究方向在这一领域的方向进行了讨论。
这应当是一学科中的应用进行了VSC-HVDC，未来为提高馈入交直流系统的电压稳定性馈入交直流AC / DC系统。
1说明随着高压直流输电在电力系统的使用率增加,地位发生改变，在将来的使用会更加频繁，那里有几个直流输电系统位于附近的对方。
目前,中国电力系统进入一个阶段过渡区域网格,国家电网互连。
高压直流超强的优势十分明显,长途传输和电力系统互联,特别是直流馈入交直流已成为一个目前的发展趋势,分析南方电网华东电网,特别是已经形成AC / DC的混合动力系统。
与此同时,随着日益严重的能源短缺、环境污染,高度的重视和发展利用可再生能源、分布式发电(DG)技术发展迅速。
文献综述【模板】
柔性直流输电系统逆变侧控制方法改进1 引言近年来，中国风电产业规模延续暴发式增长态势。
2008年就已达到10000兆瓦的发展目标，2010年更是实现了30000兆瓦的风电装机目标。
中国风电2010年新增装机容量达到18,928兆瓦，占全球新增装机容量48%，成为世界第一大风力发电市场[1]。
尽管如此，各地可被利用的风能却很分散，要想将其转化为电能，大规模利用，无疑，需要建立众多中小规模的分散风电场，这无疑增大了输电，并网的经济成本，技术困难等[2]。
然而，基于电压压源型换流器（VSC）的高压直流输电（HVDC）系统可独立调节有功和无功功率并且实现四象限运行、可以向无源网络供电，并且具有联网非同步运行的独立电网、方便构成多端直流系统、不需要交流侧提供无功功率并能够起到STATCOM的作用、不会增加系统的短路容量、可以便捷高效地连接风能、太阳能等距离偏远、地理分散的可再生能源或―绿色‖能源等优势。
因此，柔性直流输电技术（VSC-HVDC）被更多的应用[3]。
传统VSC-HVDC换流站控制回路中，往往使用PI调节器来实现对反馈律设计[4]。
但是随着现代科技的发展对控制精度和响应速度极大地提高，逐渐凸显出PI应用的局限性，因此我们有必要对换流站PI控制器进行改换优化，从而使控制精度，输电效率都得到提高[5]。
2 VSC-HVDC系统的基本控制原理柔性直流输电(VSC-HVDC)的基本任务是实现两端系统之间的功率交换，同时保证直流线路有功功率的平衡，且每个换流站能够独立控制其无功潮流，为系统提供无功支持。
为实现有功功率的平衡，必须有一个换流站采用直流控制器来控制直流电压，另一个换流站采用功率控制器使有功功率维持在定值。
由于VSC 换流站采用PWM控制技术，可以实现有功功率和无功功率独立解耦控制，无功功率可以通过控制站端交流电压来实现，而无需改变直流电压。
典型的柔性直流输电系统控制方式主要有：定直流电压控制，定有功功率控制，定交流电压控制，定无功功率控制，不同的应用场合采用的控制器也不同。