直流电网试验园区仿真系统的搭建(2)
1.1 高压直流输电可行性与控制策略研究 自 20 世纪 50 年代开始应用 HVDC 技术，经过长时间的发展，已经取得了长足的进步。1987年D.J.Melvold 与T.Endo 对总结了当时的HVDC技术的概况并对该技术的发展方向提出了一些建议[11]：
（1）运行模式的改进；
（2）对两端口系统的运行方式是否适应于多端口系统；
（3）独立与相关联控制模式间应有不同的特性；（4）在连接点出安装额外的过滤器。此后，众多研究者提出了不同的控制策略。针对连接有大量新能源电厂的系统的运行风险状况，Weixing Lu 与 Boon-Teck Ooi 对一个五端口VSC-HVDC 系统进行故障测试，证明了先进的直流电压控制器对系统的重要性[13]。在逆变器故障时，仅 3ms 的时间内，电源就会产生对直流电容造成破坏性的电压。而电压控制器则能在这种情况下，保持住直流电压幅度，直至系统重新建立功率平衡。然后，研究者们对基于VSC的 HVDC 系统中逆变器的控制方法做了更深入的研究。陈海荣与徐政提出了一种向无源网络供电的 VSC-HVDC 系统的控制器[7]，由于系统中整流侧控制器基于反馈线性化解耦控制与电压矢量定向策略设计，从而实现对电流解耦控制、对有功、无功功率调节以及对直流电网电压的文稳。系统中的换流器则用于对无源交流网络的母线电压进行控制。这样的网络系统结构简单，换流器间无需通信且控制性能较好。继而郑超等人对基于电压源换流器的 HVDC 系统进行了稳态功率特性及控制方式的分析[5]，导出适用于牛顿法潮流计算的数学模型，并提出了一种适用于 HVDC 系统潮流的交替求解算法。计算结果也证实了该系统的潮流模型的正确性与算法的有效性，为研究含有 VSC-HVDC 的交直流混合系统的控制奠定了基础。对于将VSC-HVDC接入HVDC系统后的情况，赵成勇等人的研究结果表面这种双馈人的系统的稳定性与可靠性均高于单一的 HVDC系统[6]，在非线性控制系统的控制性，有效改善了系统的动态特性，提高了扰动发生时系统电压的稳定性。同样的，在周宏林，杨耕的研究中[4]，针对远距离大型 DFUG 风电厂的输电和并网，将系统总体控制策略分为三方面，（1）利用 STATCOM 为整流侧交流母线提供无功支撑，文持电网电压频率与幅值的稳定；
（2）利用整流器调节输送至高压直流母线上的有功功率；（3）利用电网侧逆变器控制直流母线电压或电流，并在必要时为电网提供独立的无功功率支撑。经过验证，这样的系统具有良好的黑启动、功率跟踪与动态响应能力。而 O. Giddani,、P. Adam等人对这种系统的功率分配与故障穿越能力做了进一步研究[10]，结果表明这样的多端口直流输电系统 MTDC 可以很好地进行功率分配，具有良好的故障穿越能力。HVDC技术经过多年发展，已经日趋成熟，大多HVDC系统均基于电压源型逆变器VSC进行设计，通过电网侧逆变器控制直流母线电压，以风机侧整流器控制传输功率。而更新的研究是对两个乃至更多的风电厂的传输功率分配以及发生多种故障时，系统能否稳定运行至故障排除的能力进行研究。
1.2 双向直流变换器 双向变换器在此研究中作为直流负载、存储设备与直流电网连接的装置，当功率分配不均时，需要依靠此变换器进行功率的调节，在此次研究中具有重要作用。双向DC-DC 变换器的主电路拓扑与控制方式有很多种，此次选择的是移相控制的全桥双向直流变换器。研究主要集中于对主功率电路拓扑的选择、对移相控制方式的改进以及对不同拓扑中电路参数进行优化。例如，在双向直流变换器一书[2]中记录了一种简单的估算电感值的方法，但不够精确。赵川红等人提出了一种更为准确有效的计算方式[8]，虽然研究中使用的是半桥电路作为主电路拓扑，但仍可借鉴于全桥电路，使用这种方法计算电感，可以减少占空比的丢失。另一方面，基于单一移相控制方法，众多研究者对变换器中变压器原边的两组桥臂也采用了移相控制，即双移相控制，以实现ZVZCS，虽然控制方式变得更为复杂，电路的暂态更多，但均在一定程度上提高了变换器的效率与功率。
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