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基于静止同步串联补偿器的VSC-HVDC的控制策略研究的中期报告

摘要：

本文基于静止同步串联补偿器（Statcom）的VSC-HVDC系统，探讨了其控制策略的研究进展，重点分析了电压控制和功率控制两个方面。电压控制主要包括基于PI控制器的电压调节、电压无功支撑策略和电压动态响应策略；功率控制主要包括基于PI控制器的直接功率控制策略和预测功率控制策略。本文还对目前存在的问题和发展趋势进行了分析和展望。

关键词：VSC-HVDC、Statcom、电压控制、功率控制、控制策略

1.研究背景

VSC-HVDC技术是高压直流输电领域的重要技术之一。与传统的LCC-HVDC技术相比，VSC-HVDC技术具有无交直流特性、无谐波、无电容切换、调节能力强等优点。在VSC-HVDC系统中，Statcom是一个重要的附属设备，用于控制电压和提供无功支撑。因此，研究VSC-HVDC系统中的Statcom控制策略具有重要的理论和应用意义。

2.电压控制

2.1基于PI控制器的电压调节

基于PI控制器的电压调节是实现VSC-HVDC系统中Statcom电压控制的常用方法之一。其基本思想是根据电网电压和目标电压之间的误差，通过对直流电压控制回路进行调节，来实现直流侧电压的控制。该方法简单、稳定，但响应速度较慢，难以满足高动态响应的要求。

2.2电压无功支撑策略

在VSC-HVDC系统中，Statcom可用来提供无功支撑，以提高系统的稳定性。无功支撑策略通常分为基于电压和基于电流两种。基于电压的无功支撑策略是通过控制Statcom的电压来控制光伏逆变器输出的无功，以改善系统的功率因数和电压波动情况。基于电流的无功支撑策略是通过控制Statcom的电流来控制系统的无功流动，以实现系统功率因数的控制。

2.3电压动态响应策略

电压动态响应策略是指在系统发生异常情况（如故障）时，通过快速控制Statcom来调节电压，以实现系统快速恢复。常用的电压动态响应策略包括预制电压控制和自适应电压控制。预制电压控制是根据故障前的电网电压值预先设置一个目标电压值，并在故障发生时快速控制Statcom，使其输出电压近似于目标电压值。自适应电压控制是根据故障前的电网变化情况，自适应地选择合适的控制策略，以实现系统的快速恢复。

3.功率控制

3.1基于PI控制器的直接功率控制策略

基于PI控制器的直接功率控制策略是实现VSC-HVDC系统中Statcom功率控制的常用方法之一。其基本思想是通过直接控制Statcom的输出功率来控制直流侧的功率。该方法简单、稳定，但存在响应速度较慢、调节精度有限等问题。

3.2预测功率控制策略

预测功率控制策略是指在预测未来电网电压和负荷情况的基础上，优化控制Statcom的输出功率，以实现系统的最优控制。该方法响应速度较快、控制精度较高，但计算量大，实现复杂。

4.存在问题与发展趋势

4.1存在问题

目前VSC-HVDC系统中Statcom的控制策略还存在一些问题，如响应速度较慢、控制精度有限、计算量大等。此外，还需进一步研究复杂故障情况下的Statcom控制策略。

4.2发展趋势

未来的VSC-HVDC系统中，Statcom控制策略将更加注重可靠性、高效性和自适应性。同时，对于复杂故障情况下的控制策略，应注重模型简化和算法优化。另外，随着信息技术的发展，VSC-HVDC系统中的智能控制也将得到快速发展。