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目前我国经济社会处于高速发展时期,电力需求日益增长。直流输电系统在大容量、远距离输电领域获得了广泛的应用。随着半导体全控型器件的技术进步,柔性直流输电系统获得了长足的发展,在新能源接入,远距离输电,城市配电等领域受到越来越多的关注。柔性直流输电系统是一个多参数、高维度、强非线性的复杂系统。柔性直流输电工程的控制系统参数,需要根据系统条件和工程经验进行调整。但一些系统难以通过参数调试来获得系统的稳定性。在参数整定方面,还缺乏系统化的数学手段,在一定程度上制约了柔性直流输电系统相关的工程应用。获得稳定的运行点和渐进稳定区域是控制系统正常工作和进一步优化的前提,本文以双端柔性直流输电系统为研究对象,基于小信号模型和非线性模型,来研究满足稳定性约束条件下的单一控制参数整定,和多控制参数同时整定的问题。
首先,本文对与有源交流系统互联的双端柔性直流输电系统模型进行建模,分部分建立了逆变器及所连交流系统、整流器及所连交流系统、控制系统以及直流部分的非线性模型,结合状态空间法在系统平衡点进行线性化,获得其小信号模型。
在建模基础上,本文对小信号稳定约束下的单参数整定问题进行了研究。利用劳斯判据,将小信号稳定约束条件,转化为单参数变量满足的一系列不等式组。解析求解该高维不等式组非常困难。因此,本文采用数值方法求取满足不等式的解。通过数值仿真方法和状态矩阵特征根分析方法对选取的参数进行了检验,验证了本文方法的有效性。
多控制同时整定更符合实际工程的需要,同时系统稳定运行点附近需要具有一定的渐进稳定域来满足安全运行的需要。因此,本文对大范围稳定约束下的多参数同时整定问题进行了研究。本文基于李雅普诺夫直接法对该问题进行求解,所采用柔性直流输电系统算例中同时整定的控制参数为16个。本文利用克拉索夫斯基方法获得系统需要满足的李雅普诺夫函数。利用解析方法求取系统渐进稳定条件非常困难,因此,本文利用蒙特卡洛方法生成大量随机点,并在随机点处满足渐进稳定条件来近似解析方法。利用数值仿真方法,对求得的参数值进行了检验,验证了系统的稳定性和本文方法的有效性。本文方法对于柔性直流输电工程的控制参数整定工作,具有一定的参考意义,对后续的系统其他指标的优化奠定基础。
首先,本文对与有源交流系统互联的双端柔性直流输电系统模型进行建模,分部分建立了逆变器及所连交流系统、整流器及所连交流系统、控制系统以及直流部分的非线性模型,结合状态空间法在系统平衡点进行线性化,获得其小信号模型。
在建模基础上,本文对小信号稳定约束下的单参数整定问题进行了研究。利用劳斯判据,将小信号稳定约束条件,转化为单参数变量满足的一系列不等式组。解析求解该高维不等式组非常困难。因此,本文采用数值方法求取满足不等式的解。通过数值仿真方法和状态矩阵特征根分析方法对选取的参数进行了检验,验证了本文方法的有效性。
多控制同时整定更符合实际工程的需要,同时系统稳定运行点附近需要具有一定的渐进稳定域来满足安全运行的需要。因此,本文对大范围稳定约束下的多参数同时整定问题进行了研究。本文基于李雅普诺夫直接法对该问题进行求解,所采用柔性直流输电系统算例中同时整定的控制参数为16个。本文利用克拉索夫斯基方法获得系统需要满足的李雅普诺夫函数。利用解析方法求取系统渐进稳定条件非常困难,因此,本文利用蒙特卡洛方法生成大量随机点,并在随机点处满足渐进稳定条件来近似解析方法。利用数值仿真方法,对求得的参数值进行了检验,验证了系统的稳定性和本文方法的有效性。本文方法对于柔性直流输电工程的控制参数整定工作,具有一定的参考意义,对后续的系统其他指标的优化奠定基础。