基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制

朱介北; 李峰; 俞露杰; 梁纪峰; 刘娜; 王成山

doi:10.7500/AEPS20210730004

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基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制
- Periodical Searching Based Nonlinear Droop Control for Multi-terminal Flexible DC Transmission System
- 电力系统自动化 2023年47卷第1期页码：143-152
- 作者机构：
  
  1.天津大学电气自动化与信息工程学院,天津市 300072
  2.国网河北省电力有限公司电力科学研究院,河北省石家庄市 050021
  3.国网北京市电力公司,北京市 100031
- 作者简介：
  
  朱介北(1987—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力电子化电力系统新型控制设计。E-mail：jiebei.zhu@tju.edu.cn
  李峰(1993—)，女，博士研究生，主要研究方向：电力电子化电力系统控制。E-mail：li_power7044@163.com
  俞露杰(1990—)，男，通信作者，博士，讲师，硕士生导师，主要研究方向：海上风电直流送出。E-mail：lujie.yu@outlook.com
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2018YFA0702200);国家自然科学基金资助项目(51977143)
- DOI：10.7500/AEPS20210730004
  中图分类号：
- 收稿：2021-07-30，
  
  修回：2021-12-27，
  
  网络出版：2022-05-18，
  
  纸质出版：2023-01-10
- 稿件说明：
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朱介北,李峰,俞露杰等.基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制[J].电力系统自动化,2023,47(1):143-152.

ZHU Jiebei,LI Feng,YU Lujie,et al.Periodical Searching Based Nonlinear Droop Control for Multi-terminal Flexible DC Transmission System[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(1):143-152.
朱介北,李峰,俞露杰等.基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制[J].电力系统自动化,2023,47(1):143-152. DOI： 10.7500/AEPS20210730004.

ZHU Jiebei,LI Feng,YU Lujie,et al.Periodical Searching Based Nonlinear Droop Control for Multi-terminal Flexible DC Transmission System[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(1):143-152. DOI： 10.7500/AEPS20210730004.

摘要

当基于电压源换流器的多端柔性直流输电系统采用有功功率-直流电压线性下垂控制策略时，直流网络特性会影响换流站功率分配的准确性。在直流输电网络拓扑未知的情况下，通过建立换流站通用的有功功率-直流电压数学模型，分析了直流网络特性影响下的换流站有功功率-直流电压下垂特性的非线性特征。基于此，提出一种基于周期搜索的多端柔性直流输电系统非线性下垂控制策略，可在直流输电网络拓扑及参数未知的前提下，利用搜索技术实时获取换流站在可能运行范围内的精确非线性下垂特性曲线，再将该曲线周期性地更新到换流站底层控制中，最终实现多端柔性直流输电系统换流站有功功率的精确控制。通过在MATLAB/Simulink中建立四端环网直流输电系统模型，不仅对换流站有功功率-直流电压下垂特性的非线性分析结论进行了验证，还与传统线性下垂控制进行对比，验证所提控制策略还原换流站非线性下垂特性的准确性以及换流站有功功率精准控制的优越性。

Abstract

When the voltage source converter based multi-terminal high voltage direct current (VSC-MTDC) system adopts the linear droop control strategy of active power and DC voltage

the accuracy of the power-sharing among converter stations will be affected by the DC network characteristics. In the scenario that the DC network topology is unknown

a generalized mathematical model between the active power and the DC voltage of the converter station is established. Under the influence of DC network characteristics

the nonlinear feature of active power and DC voltage droop characteristic of the converter station is analyzed. On this basis

a periodical searching based nonlinear droop control strategy for the VSC-MTDC system is proposed

in which the accurate droop characteristic curve of the converter station operating within the possible ranges can be obtained through the searching technique without the prior knowledge of DC network topology and its parameters. Then the accurate active power control of the converter station can be ultimately implemented after the obtained accurate droop characteristic curve is updated to the bottom controller of the converter station. By establishing a four-terminal VSC-MTDC system model with a ring network in MATLAB/Simulink

not only the analysis conclusion of the nonlinear feature for the active power and DC voltage droop characteristics of the converter station is verified

but also the accuracy of the proposed control strategy in restoring nonlinear droop characteristics of converter station as well as power control compared with the traditional linear droop control strategy is demonstrated.

关键词

Keywords

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