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电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)技术是一项基于大功率电力电子器件及PWM技术的新一代直流输电技术,具有能独立控制有功、无功功率等技术优势,广泛应用于新能源并网、异步电网间的交易、向无源网络供电等方面。对该技术的研究具有重要的学术意义和实际意义。而对VSC-HVDC控制系统的设计及改进,正逐渐成为人们研究的热点。本文对VSC-HVDC系统在三相电压平衡及不平衡条件下的建模及控制策略进行了研究。 本文分析了VSC-HVDC的基本工作原理,建立了基于同步旋转坐标下的电压源型换流器(VSC)的数学模型。在分析了系统的功率流向的基础上,设计出了含有PI控制器的双闭环控制系统,该控制系统能独立地调节系统的有功、无功。搭建了基于PSCAD软件的仿真模型,对几种控制方式进行了分析。 对VSC-HVDC控制系统进行了进一步的研究。分别对组成控制系统的锁相环系统、内电流环和功率外环进行了研究和改进,并提出了一种新型的控制策略。首先,借鉴软件锁相环概念,提出了一种基于改进锁相环的VSC-HVDC控制系统,该控制系统能在网侧小范围内波动时有效增强VSC-HVDC控制系统的控制能力。其次,针对传统控制系统含有过多PI环节造成控制参数设置复杂的问题,基于线性反馈化理论对电流内环进行了线性化,简化了控制参数的设置。最后,基于模糊控制理论对外环进行了改造。针对传统VSC-HDC模糊控制的不足,并结合前面的成果,提出了一种新型的三段式模糊自适应PI控制策略。使控制系统在不增加数学建模难度的情况下增强了系统启动、暂态、稳态各阶段的控制性能,提高了控制系统的综合性能。搭建了基于PSCAD和MATLAB互联的仿真平台,对新型的控制策略进行了验证。 最后,本文研究了VSC-HVDC系统在三相电压不平衡情况下的控制策略。对同步相位检测系统、VSC进行了重新建模。分析了不平衡系统的功率分布,设计出了含有正、负序两套电流控制器的控制系统,并相应地对同步相位检测系统做了一定的改进,使之不受负序分量的影响。利用PSCAD软件对模型进行了仿真,验证了其有效性。