双端VSC-HVDC直流输电仿真模型matlab2021a，采用双环控制

已于 2024-08-17 08:53:08 修改
阅读量1.3k 收藏 13
点赞数 8
文章标签： 单片机 嵌入式硬件
于 2023-12-06 13:40:23 首次发布
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/sbvyDyHVhi/article/details/134829504
版权

双端VSC-HVDC直流输电仿真模型
matlab2021a，采用双环控制，
电压环和电流环，电压环采用直流电压参与PI调节，电流内环包括PI调节器与前馈解耦，
整流侧与逆变侧为VSC两电平器件。
直流波形输出效果理想，交流侧电压电流均为对称的三相电压电流，

双端VSC-HVDC直流输电仿真模型：基于双环控制的技术分析

随着现代电力系统的不断发展，高压直流输电(HVDC)技术已经成为电源间长距离互联的重要方式。其中，双端VSC-HVDC技术作为具有高度可控性和灵活性的直流输电技术备受瞩目。

在HVDC输电系统中，双端VSC-HVDC直流输电仿真模型是一个重要的研究领域。本文基于matlab2021a平台，采用双环控制，电压环和电流环，并采用直流电压参与PI调节的方案，以及电流内环包括PI调节器与前馈解耦的方案。整流侧与逆变侧的VSC两电平器件均得到了充分的模拟和仿真。

在该模型中，直流波形输出效果理想，交流侧电压电流均为对称的三相电压电流。模型在高压直流输电领域拥有较高的应用价值。

  1. 双端VSC-HVDC直流输电控制策略设计

在HVDC直流输电中，电源侧和负载侧需要互相匹配以确保能量传递的高效性。双端VSC-HVDC直流输电的控制策略可以分为两个部分：电压控制和电流控制。其中，电压控制主要涉及整流和逆变两个环节，而电流控制则包括电流内环和前馈解耦等方面。

该模型中采用的双环控制方案是电压环和电流环。电压环主要采用直流电压参与PI调节，并通过滤波器滤除高频噪声。电流内环采用PI调节器和前馈解耦，以提高直流电流的跟踪精度和抑制逆变器的谐波等问题。同时，该模型还采用了具有较高精度和可靠性的VSC两电平器件。

  1. 双端VSC-HVDC直流输电的控制算法实现

实现该模型的控制算法主要包括直流电压调节器的设计、电流内环的设计、前馈解耦的设计以及两级VSC逆变器实现等方面。具体步骤如下：

2.1 直流电压调节器设计

直流电压调节器采用PI控制算法，并通过滤波器滤除高频噪声。其中，Kp和Ki分别为比例常数和积分常数，可通过模拟仿真选取得到。

2.2 电流内环的设计

电流内环的设计采用PI调节器和前馈解耦的方案。其中，PI调节器采用比例积分控制算法，前馈解耦则采用滑模变结构控制算法。通过该方案可以提高直流电流的跟踪精度和抑制逆变器的谐波等问题。

2.3 前馈解耦的设计

前馈解耦采用滑模变结构控制算法，以提高直流电流的跟踪精度和抑制逆变器的谐波等问题。其中，前馈系数Kff采用换能器输出电压的滤波器进行估计。

2.4 两级VSC逆变器的实现

两级VSC逆变器的实现采用了VSC两电平器件，并通过交流侧的PWM模块来进行控制。交流侧电压电流均为对称的三相电压电流，保证了VSC两电平器件在交流侧的稳定性和可靠性。

  1. 总结与展望

本文基于matlab2021a平台，提出了一种双端VSC-HVDC直流输电仿真模型，并采用双环控制方案进行建模和仿真实验。模型中采用的控制算法包括直流电压调节器、电流内环、前馈解耦和两级VSC逆变器的实现等方面。模型的实验结果表明，直流波形输出效果理想，交流侧电压电流均为对称的三相电压电流。该模型在HVDC直流输电领域拥有较高的应用价值。

未来，本文的研究可以进一步深化和完善，例如通过增加滤波器和变压器等装置，提高直流电压的稳定性和可控性；通过加强前馈解耦算法的实现，提高电流内环的跟踪精度和抑制逆变器的谐波等问题。

相关代码,程序地址：http://lanzouw.top/684639072616.html
 

sbvyDyHVhi
关注
基于Matlab的双端VSC-HVDC直流输电仿真模型与双环控制策略解析
04-24
内容概要：本文详细介绍了基于Matlab 2021a构建的双端VSC-HVDC直流输电系统的仿真模型及其双环控制策略。首先描述了系统的主电路结构，包括整流站和逆变站的两电平VSC以及相关参数设置。接着深入探讨了双环控制策略，即外层电压环和内层电流环的具体实现方法，展示了如何通过PI调节器和前馈解耦来确保系统的稳定性。文中提供了详细的代码片段，解释了各个控制环节的工作原理，并分享了一些调试经验和常见错误避免的方法。最终，通过对仿真波形的分析，验证了所提控制策略的有效性和优越性能。 适合人群：从事电力电子、电力系统仿真研究的技术人员，尤其是对VSC-HVDC技术和Matlab仿真感兴趣的工程师和研究人员。 使用场景及目标：适用于希望深入了解VSC-HVDC系统控制机制的研究人员和技术人员。目标是掌握双环控制策略的设计与实现，能够自行搭建和优化类似的仿真模型，提高对复杂电力系统的理解和应用能力。 其他说明：文章不仅提供了理论分析，还包括大量实战经验和具体代码示例，有助于读者更好地理解和应用所学知识。此外，文中提到的一些调试技巧和注意事项对于实际项目开发也非常有价值。
VSC-HVDC的matlab模型
10-30
描述 200 MVA（+/- 100 kV DC）强制换向电压源转换器（VSC）互连用于将功率从230 kV，2000 MVA，50 Hz系统传输到另一个相同的AC系统。整流器和逆变器是使用闭合IGBT /二极管的三级中性点钳位（NPC）VSC转换器。正弦脉冲宽度调制（SPWM）切换使用频率为基频27倍（1350 Hz）的单相三角载波。与转换器一起，该站包括AC侧：降压Yg-D变压器，AC滤波器，转换器电抗器;在直流侧：电容器，直流滤波器。不模拟变压器分接开关和饱和特性。 40 Mvar并联交流滤波器是围绕两个主要谐波的第27和第54高通调谐。 0.15 p.u.转换器反应器0.15 p.u.变压器漏电抗允许VSC输出电压相对于AC系统公共耦合点（PCC）（站1的总线B1和站2的B2）的相位和幅度发生偏移，并允许控制变换器的有功和无功功率输出。储存器DC电容器连接到VSC端子。它们会影响系统动态和直流侧的电压纹波。高频阻塞滤波器被调谐到三次谐波，即存在于正极和负极电压中的主谐波。整流器和逆变器通过75km电缆（即2π部分）和两个8mH平滑电抗器相互连接。断路器用于在逆变器AC侧施加三相接地故障。在站1系统中使用三相可编程电压源模块来施加电压下降。 离散控制系统产生三个正弦调制信号，这三个正弦调制信号是桥相电压的参考值。可以计算调制信号的幅度和相位以控制：PCC处的无功和实际AC功率流，或PCC处的无功功率流和极对极直流电压。也可以控制PCC处的AC电压幅度，但是该选项不包括在我们的模型中。用户手册的“VSC-Based HVDC Link”案例研究中提供了控制系统的描述。电源系统和控制系统都被离散化，采样时间Ts_Power = 7.406e-6s，Ts_control = 74.06e-6s。它们是承运期的倍数。请注意，模型的“模型初始化”功能会自动在MATLAB®工作空间中设置这两个采样时间。
Simulink基于VSC的HVDC系统仿真
08-10
HVDC需要交流侧提供换相电流，该电流实际上是相间短路电流，因此要保证换相的可靠，受端交流系统必须具有足够的容量，即必须有足够的短路比(Short Circuit Ratio），当受端电网比较弱时便容易发生换相失败。由于开通滞后角α和熄弧角y的存在及波形的非正弦，传统的HVDC要吸收大量的无功功率，其数值约为输送直流功率的40~60%，这就需要大量的无功补偿及滤波设备，而且在甩负荷时会出现无功过剩，可能导致过电压。仿真显示无论是在稳态条件下还是在暂态条件下，电力输送都十分稳定，达到了预期的性能。
MATLAB基于转换器 (MMC) 技术和电压源转换器 (VSC) 的高压直流 (HVDC) 模型附Matlab代码
j_jinger的博客
04-08 664
高压直流输电 (HVDC) 作为一种高效、可靠的远距离电力输送方式，在现代电力系统中扮演着日益重要的角色。HVDC 系统能够克服交流输电系统在长距离传输中的固有缺陷，如电容效应、电感效应导致的电压不稳定和功率损耗，以及不同区域电网频率不一致的问题。而换流器作为 HVDC 系统的核心设备，其性能直接决定了整个系统的运行效率和稳定性。
VSC-HVDC直流输电仿真模型中的双环控制及理想直流波形输出，基于双环控制的VSC-HVDC直流输电仿真模型及其理想交流侧电压电流输出效果
ofecSuTUlrZw的博客
06-16 600
总之，双端VSC-HVDC直流输电仿真模型是一种基于matlab2021a开发的仿真模型，采用双环控制结构，通过电压环和电流环实现对电压和电流的精确控制。该模型的直流波形输出效果理想，交流侧电压和电流均为对称的三相电压和电流。这种模型在实际应用中具有广泛的应用前景，能够实现远距离的大容量电力输送，提高电力系统的效率和可靠性。相比传统的交流输电系统，双端VSC-HVDC直流输电系统具有更低的传输损耗和更高的送电效率。在整流侧，VSC将交流电转换为直流电，而在逆变侧，VSC将直流电转换为交流电。
基于VSC的HVDC系统仿真
qq_42059684的博客
11-04 2264
VSC-HVDC是指基于电压源换流器的高压直流输电(HVDC based on Voltage Source Converter,VSC-HVDC)。
高压直流输电 HVDC 的 simulink 仿真模型
04-16
高压直流输电 HVDC 的 simulink 仿真模型。 高压直流输电（HVDC），是利用稳定的直流电具有无感抗，容抗也不起作用，无同步问题等优点而采用的大功率远距离直流输电。输电过程为直流。常用于海底电缆输电，非同步运行的交流系统之间的连络等方面。这个simulink模型可以更好的帮助大家理解高压直流输电 高压直流输电
双端VSC-HVDC直流输电仿真模型 matlab2021a，采用双环控制
2301_77834909的博客
04-25 615
电压环和电流环，电压环采用直流电压参与PI调节，电流内环包括PI调节器与前馈解耦，直流波形输出效果理想，交流侧电压电流均为对称的三相电压电流，matlab2021a，采用双环控制，双端VSC-HVDC直流输电仿真模型。整流侧与逆变侧为VSC两电平器件。
VSC-HVDC仿真模型 Kundur’s 4-machine 2-area power system.pscad柔性直流输电仿真模
xfBsBTwTyg的博客
07-06 1341
通过合理的模型选择和设计，我们可以更好地模拟和分析电力系统的特性，为电力系统的规划、设计和运行提供有效的支持。VSC-HVDC仿真模型 Kundur’s 4-machine 2-area power system.pscad柔性直流输电仿真模型，虚拟同步机VSGVSM模型，还有多端如张北直流电网以及基本mmc逆变器，自己为毕业网上收集的一些觉得有用的基础模型，找这个模型就搜了好久，可以传授找模型的一些地方，怕麻烦的可以拍模型，学习基础用还是可以的。在文章的后半部分，我将分享一些寻找模型的技巧。
基于Matlab2021a的双端VSC-HVDC直流输电双环控制仿真模型及波形分析
最新发布
05-08
内容概要：本文介绍了一种基于Matlab2021a的双端VSC-HVDC直流输电仿真模型，重点讨论了双环控制策略——电压环和电流环的设计与实现。电压环采用直流电压参与PI调节，确保直流侧电压稳定；电流环则结合PI调节器与...
基于Matlab2021a的双端VSC-HVDC直流输电仿真模型：双环控制下的电压电流调节与波形输出效果分析,双端VSC-HVDC直流输电仿真模型 matlab2021a，采用双环控制， 电压环和电流
01-22
基于Matlab2021a的双端VSC-HVDC直流输电仿真模型：双环控制下的电压电流调节与波形输出效果分析,双端VSC-HVDC直流输电仿真模型 matlab2021a，采用双环控制， 电压环和电流环，电压环采用直流电压参与PI调节，电流...
matlab HVDC
08-25
利用Matlab/Simulink搭建的柔性直流输电模型
VSC-HVDC直流输电matlab仿真模型
10-06
VSC-HVDC直流输电仿真，换流站采用两电平结构，全控型器件（IGBT），采用双环控制，包括电压外环，电流内环，分为d、q两路，电压外环利用直流电压参与PI调节，电流内环包含PI调节器、前馈解耦，外环在逆变侧运用，采用较为简单的双环控制，直流侧电压等级300kV，交流侧220kV MATLAB2021b版本测试运行！！ 模型简介： https://electric-boy.blog.youkuaiyun.com/article/details/133622379
VSC-HVDC轻型直流输电PQ解耦研究与仿真
04-28
本文分析了轻型直流输电VSC-HVDC的工作原理、数学模型和电网电压矢量定向VOC控制策略,推导了电流内环的前馈解耦机理。基于Matlab仿真平台,搭建了2000MVA的VSC-HVDC轻型直流输电仿真模型,实验结果表明通过PQ解耦,实现了潮流控制、无功控制和两不同频率的交流电网互联等。
HVDC高压直流输电matlab仿真
11-04
HVDC高压直流输电matlab仿真，MMC结构，7电平
Matlab 2021a双环控制VSC-HVDC直流输电仿真模型：电压环与电流环调节及波形输出效果分析,基于Matlab2021a的双端VSC-HVDC直流输电仿真模型：双环控制下的电压环与电流环调节
02-23
Matlab 2021a双环控制VSC-HVDC直流输电仿真模型：电压环与电流环调节及波形输出效果分析,基于Matlab2021a的双端VSC-HVDC直流输电仿真模型：双环控制下的电压环与电流环调节策略及波形分析,双端VSC-HVDC直流输电仿真...
双端VSC-HVDC直流输电仿真模型 matlab2021a，采用双环控制， 电压环和电流环，电压环采用直流电压参与PI调节，电流内环包括PI调节器与前馈解耦， 整流侧与逆变侧为VSC两电平器件 直
01-11
双端VSC-HVDC直流输电仿真模型是一种先进的电力传输技术，它利用现代电力电子技术中的电压源换流器（VSC）来实现高效、灵活的直流输电。在这一技术中，双环控制策略的应用至关重要，它通过电压环和电流环的协同工作...
基于VSC的HVDC系统，具有三电平中性点夹持VSC的HVDC系统研究（Simulink仿真实现）
weixin_46039719的博客
12-25 891
基于VSC的HVDC系统是一种先进的电力传输技术，具有三电平中性点夹持VSC的HVDC系统。在系统运行过程中，有功功率设定点在1秒时从1 pu改变到0.8 pu，而在1.2秒时，无功功率设定点从0改变到-0.2 pu。需要注意的是，两个变流器均采用消费者取向的符号约定，这意味着它们的控制策略是基于消费者需求和电网运行情况而设计的，以最大程度地满足电力传输的要求。因此，基于VSC的HVDC系统具有潜力成为未来电力传输领域的重要技术，并且可以通过对其控制策略和系统模拟的不断优化来进一步提高其性能和可靠性。
柔性高压直流输电控制策略研究双电平两端VSC-HVDC
05-01
<think>好的，我现在需要帮助用户解决关于柔性高压直流输电（VSC-HVDC）双电平两端控制策略的问题。首先，我需要回顾用户提供的引用内容，看看哪些信息相关。用户提到了双端VSC-HVDC的仿真模型，使用双环控制，包括电压环和电流环，整流侧和逆变侧都是两电平器件。引用1到5中提到了双环控制的结构，电压环使用PI调节，电流环有前馈解耦，还有系统组成和应用实例。 用户的具体需求是研究双电平两端VSC-HVDC的控制策略，包括实现和优化。因此，我需要先梳理VSC-HVDC的基本控制结构，然后分整流侧和逆变侧详细说明控制策略，再讨论可能的优化方法，最后结合实际应用和仿真模型建议。 首先，系统的基本结构部分，根据引用3，VSC-HVDC由直流电压源、换流器、滤波器等组成。双端系统包括整流站和逆变站，两电平指的是换流器结构，可能采用两电平VSC拓扑。需要解释每个部分的控制目标，比如整流侧维持直流电压稳定，逆变侧控制有功和无功功率。 然后，控制策略方面，双环控制是核心。电压外环和电流内环的结构需要详细说明。整流侧的电压外环可能采用PI调节器，将直流电压误差转换为d轴电流参考值。电流内环使用PI和前馈解耦，如引用2提到的。逆变侧则可能采用功率控制外环，生成电流参考值，同样使用电流内环控制。 优化方法部分，可能需要考虑参数整定，比如使用遗传算法优化PI参数，或者模型预测控制来提升动态响应。此外，引用4提到了多端模型，可能涉及协调控制策略，但用户关注的是双端系统，所以可以暂时不提多端。另外，前馈补偿和虚拟同步机技术也是优化方向，引用2提到前馈解耦，可以进一步解释其作用。 仿真模型部分，用户提到了Matlab和PSCAD模型，建议用户搭建双环控制模型，逐步调试参数，并参考张北工程等实例，如引用4所述。同时，注意实际工程中的挑战，比如谐波抑制，引用3提到交流滤波器的作用，可能需要考虑滤波器设计。 最后，相关问题需要生成，可能涉及控制策略对比、参数整定方法、故障处理、仿真工具比较等。确保问题覆盖用户可能进一步研究的方向。 在回答过程中，需要确保使用正确的中文术语，数学公式用$$...$$格式，比如PI调节器的表达式，以及dq变换的方程。同时，引用文献在适当的位置标注，比如双环控制部分引用1和2，结构部分引用3，仿真部分引用4，LCC对比引用5。 现在需要组织这些内容，结构清晰，分点说明，确保用户能够逐步理解控制策略的实现和优化方法。同时，指出实际应用中的案例，如张北工程，增强实用性。</think>以下关于双端VSC-HVDC控制策略的研究框架和技术要点，包含数学建模与实现细节： ### 一、系统结构与控制目标 双端VSC-HVDC系统由整流站、直流线路和逆变站构成，两电平VSC采用$IGBT$器件搭建。根据引用[3]，系统核心控制目标为： - 整流侧：维持直流电压$V_{dc}$稳定 - 逆变侧：精确控制有功功率$P$和无功功率$Q$ - 动态响应：保证系统在±10%电压波动时调节时间<50ms ### 二、双闭环控制策略 #### 1. 整流站控制（电压主导） $$ \begin{cases} i_d^{ref} = K_{p1}(V_{dc}^{ref}-V_{dc}) + K_{i1}\int(V_{dc}^{ref}-V_{dc})dt \\ v_d^{ref} = K_{p2}(i_d^{ref}-i_d) + K_{i2}\int(i_d^{ref}-i_d)dt - \omega L i_q + v_{gd} \end{cases} $$ 其中前馈项$- \omega L i_q$实现dq轴解耦[^2] #### 2. 逆变站控制（功率主导） $$ \begin{cases} i_d^{ref} = \frac{2}{3}\frac{P^{ref}}{v_{gd}} \\ i_q^{ref} = \frac{2}{3}\frac{Q^{ref}}{v_{gd}} \end{cases} $$ 功率外环输出电流参考值，电流内环结构与整流站相同 ### 三、关键技术优化 1. **参数整定优化** - 采用改进粒子群算法优化PI参数 - 目标函数：$J = \int_0^T t|e(t)|dt + \alpha \cdot overshoot$ 2. **动态前馈补偿** $$v_{ff} = \frac{L}{T_s}(i^{ref} - i^{k-1}) + R i^{ref}$$ 通过预测下一周期电流变化提升响应速度[^2] 3. **虚拟同步机控制** $$ \begin{cases} \frac{d\delta}{dt} = \omega - \omega_0 \\ M\frac{d\omega}{dt} = P^{ref} - P - D(\omega - \omega_0) \end{cases} $$ 增强系统惯量特性，适用于弱电网场景[^4] ### 四、仿真验证建议 1. 搭建MATLAB/Simulink模型，建议参考引用[2]的架构： - 直流电压基准：±320kV - 开关频率：2kHz - 滤波器参数：LCL型，电感3mH，电容50μF 2. 关键测试工况： ```text | 测试场景 | 性能指标要求 | |----------------|--------------------| | 直流短路故障 | 故障清除时间<5ms | | 交流电压跌落30%| 功率恢复时间<80ms | | 功率阶跃变化 | 超调量<5% | ``` ### 五、工程实践参考 张北柔性直流工程采用类似控制架构[^4]，其核心参数： - 直流电压：±500kV - 输送容量：4500MW - 谐波畸变率：<1.5% - 动态响应时间：<100ms
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值