VSC-HVDC穩定控制研究

吳明哲，陳武暉

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VSC-HVDC穩定控制研究

吳明哲，陳武暉

（江蘇大學電氣信息工程學院，江蘇省 鎮江市 212013）

基于電壓源換流器(voltage-source converter，VSC)的高壓直流輸電系統(high voltage direct current, HVDC)擁有良好的有功無功功率控制能力以及更適合構成多端輸電系統的優勢，目前被認為是極具潛力的輸電方式。柔性直流輸電系統的控制及穩定性是影響輸電系統運行安全和性能的重要因素。針對柔性直流輸電系統的研究，首先概述了兩端柔性直流輸電系統的拓撲及其解耦控制和附加控制方式，然后從基本的兩端拓撲結構延伸到多端輸電系統拓撲和混合輸電系統拓撲，著重分析了多端系統的下垂控制、故障穿越能力和混合直流輸電系統的控制，接著又討論了風電接入之下的柔性直流輸電系統的穩定性及控制，可為今后相關研究提供參考。

VSC-HVDC；拓撲結構；解耦控制；下垂控制；故障穿越；風電并網

0 引言

在全球能源大電網互聯的背景下，面對能源與環境的雙重挑戰，對光伏、太陽能等新能源的充分利用必將成為今后能源戰略的重要組成部分，而柔性直流輸電系統在新能源接入方面有著巨大的優勢[1-3]，未來勢必會成為研究的一大趨勢，并且是可再生能源并網和大規模遠距離傳輸的解決方案之一[4]，同時促進世界能源安全、清潔、高效和可持續發展[5]。

傳統高壓直流輸電系統(line commutated converter high voltage direct current，LCC-HVDC)在運行時易受擾動，使逆變站交流母線電壓降低超過10%時發生換相失敗，造成系統不穩定，無法傳輸功率[6]。換相失敗的本質是逆變器熄弧角小于最小熄弧角min，即<min[7]。為防止系統發生換相失敗，在逆變側加入定熄弧角控制或者定電壓控制策略[8]，提高逆變器的關斷裕度角以阻止換相失敗現象[9]，以及抑制交流側產生的諧波等問題。另外，為了進一步比較系統對換相失敗的抵御能力，引入換相失敗免疫指標(commutation failure immunity index，CFII)的概念[10]，在此基礎上分析了不同的運行條件對CFII的影響，得出降壓運行和降功率運行均可以減小換相失敗風險的結論，指出交流系統強度越弱，換相失敗臨界指標越小，越易發生換相失敗[11]。

繼高壓交流輸電系統和高壓直流輸電系統之后的柔性直流輸電系統(voltage source converter based high voltage direct current, VSC-HVDC)也是被廣泛關注研究的輸電系統，它以全控型電力電子器件和脈寬調制技術(pulse width modulation，PWM)為基礎，并擁有與弱交流系統甚至無源網絡的互聯、無功支持、較高的可靠性和各種能源的集成等顯著特點[12-13]，吸引了眾多研究人員的目光。它還有靈活控制傳輸的有功、無功功率的能力[14-15]，并具有改善調節交流母線電壓、增強輸電電能質量、容易構成多端輸電系統的特點以及能連接無源系統為其供電等優勢而被人們廣泛關注并逐步推廣[16-17]。

較LCC-HVDC系統而言，VSC-HVDC系統具有以下優勢：

1）可以連接無源系統，依靠器件自身的換流方式，可以控制器件開通和關斷，系統不會發生換相失敗現象。

2）對于無功補償問題，在VSC-HVDC系統中因其具有調節有功和無功功率的特征，不需要大量的無功補償，換流站占地面積小且花費少。

3）當系統較為強大時，可以在靜止同步補償器(static synchronous compensator，STATCOM)方式下運行，起到無功補償的作用。

4）VSC-HVDC系統的電流可以雙向流動，容易實現潮流反轉且直流電壓極性不變，適合構成多端輸電系統，可以實現多電源供電和多落點受電[18]。

5）柔性直流輸電系統二電平或三電平VSC結構，采用PWM技術，開關頻率相對較高，諧波落在較高的頻段，可以采用較小容量的濾波器解決諧波問題[19]。

柔性直流輸電系統除了能解決LCC-HVDC系統中的換相失敗、無功補償和諧波問題之外，還可以實現對功率的協調分配以及通過附加控制來保持交流系統的穩定。

1 VSC-HVDC系統結構及其控制

1.1 VSC-HVDC系統結構

VSC-HVDC系統單線原理如圖1所示，它由交流系統、換流變壓器、交流濾波器、直流電容器等構成[20]。其中兩側換流站均是VSC結構，比較常見的二、三電平換流站拓撲結構如圖2所示，圖2(a)中所示的二電平拓撲結構有6個橋臂，每個橋臂上均有與絕緣柵雙極型晶體管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)反向并聯的二極管，圖2(b)是中點鉗位型三電平換流器拓撲結構。為了提高換流站容量和系統電壓等級，每個橋臂是由多個IGBT和與之并聯的二極管相互串聯得到，串聯個數由換流器額定功率、電壓等級和電力電子器件的通電能力和耐壓強度決定[21]。

圖1 VSC-HVDC系統單線結構圖

圖2 電壓源換流器拓撲結構

1.2 VSC-HVDC系統控制

柔性直流輸電采用的是如IGBT等全控型電力電子器件以及PWM脈寬調制技術，根據系統提出的運行要求，產生合適的PWM觸發脈沖實現對換流閥的開關控制，進而獲得所期望的電壓、潮流等指標。在柔性直流輸電系統的分層控制中，處于中間控制層的換流站級控制是整個VSC-HVDC系統的核心，因此對換流站的控制策略是中外學者研究的重點之一。

1.2.1 VSC-HVDC系統換流站級控制

在柔性直流輸電系統分層控制結構中，位于第2層控制的是換流站級控制，并根據換流站控制的電氣量的性質可以分為兩大類，即有功功率控制器和無功功率控制器，其中有功功率類物理量包括：直流電流、直流電壓和交流系統頻率，無功功率類物理量包括交流電壓和無功功率，但是同一換流站不能同時選取2個有功功率類或無功功率類物理量進行控制，只能各選其一[6]。在兩端柔性直流輸電系統中，必須有一端換流站采用定直流電壓方式以保證系統的功率平衡，另一端換流站根據不同應用場合，如強交流系統、弱交流系統或無源網絡，選取一組合適的有功和無功控制，構成整個直流系統的控制策略[2]。

1.2.2 VSC-HVDC系統解耦控制策略

對于換流站級控制一般采用的是直接電流控制方法，通常是由外環電壓控制與內環電流控制2個環節構成，具有快速電流響應特性，而且具有很好的內在限流能力，適合應用于高壓大功率場合的柔性直流輸電系統[6]。而在此控制方式下存在耦合現象，因此對于解耦的控制策略是一個值得研究的問題。

文獻[22]推導了電流內環的前饋解耦機理。文獻[23]證明了PI控制器參數決定了設計的-解耦控制器的穩定性和時效性。文獻[24]研究了電壓前饋和電流解耦對電流控制穩定性的影響。文獻[25]通過對直流側和交流側換流器解耦來解決多端直流系統波形失真的問題。文獻[26]通過解耦整定模型優化出無功和有功最優控制參數。文獻[27]提出了一種解耦策略可以削減各個換流站之間的相互干擾并能提高無源網絡電壓穩定性。文獻[28]提出了適用于混合電網的交直流解耦潮流算法，經驗證可得該算法避免了迭代的多次交替并能使計算量大為減少。文獻[29]開發了-同步參考系中VSC-HVDC系統的瞬態數學模型，并設計了其控制器，結果表明，該控制器具有簡單易操作、魯棒性和高性能等特點，可應用于實際系統。文獻[30]設計的基于偏差解耦控制策略的VSC-HVDC控制器，經過仿真驗證，證明了其有效性以及控制器的方便與快捷。文獻[31]在基于內模解耦控制的基礎上添加前饋解耦控制器，組成由2個自由度內模對系統進行解耦的控制器，利用該控制方式對系統諧波進行補償和抑制，經仿真驗證，該控制策略能較好地改進系統的跟隨性能，實現有功無功的解耦并能較大程度的抑制低次諧波，提高系統供電質量。

1.2.3 VSC-HVDC系統附加控制策略

柔性直流輸電系統擁有對有功功率和無功功率的獨立控制能力和優秀的動態響應能力，因此在輸送功率的同時還能利用VSC換流站實現其他的功能，比如附加阻尼控制、頻率控制等，以達到穩定系統或者達到其它控制要求等目的。

文獻[32]研究了基于VSC-HVDC系統連接弱交流系統的頻率同步控制方法(frequency based synchronization control，FSC)對系統特性的影響，發現FSC能有效抑制當VSC-HVDC連接弱或者是極弱系統時鎖相環(phase locked loop，PLL)的不穩定性，避免負面影響。文獻[33]介紹了對海上風電場的VSC-HVDC換流器進行協調功率振蕩的阻尼控制，仿真驗證了該控制的有效性。文獻[34]設計了VSC-HVDC系統的快速頻率支持控制方案，通過PSCAD/EMTDC和MATLAB/ Simulink仿真驗證了該控制方案的性能。文獻[35]提出了基于多端柔性直流輸電(multi-terminal direct current，MTDC)系統的一種分散控制策略能夠實現一次調頻。文獻[36]提出了VSC-HVDC連接弱交流系統時的附加頻率阻尼控制(supplementary frequency-based damping control, SFDC)方法，結果表明所提出的SFDC控制方法可有效抑制或消除弱交流電網下由于PLL增益過大而導致的VSC-HVDC系統失穩現象。文 獻[37]設計了基于有功無功調制的附加阻尼控制器，仿真結果表明采用有功和無功協同調制的阻尼控制策略可同時快速平抑功率振蕩和電壓波動，提高系統的動態穩定性。文獻[38]提出了功率外環阻尼控制策略，經過搭建的直流電網電磁暫態仿真模型和實時仿真模型，驗證了該控制策略能夠有效的抑制直流電網諧振電流并能提高直流電網運行穩定性。

2 VSC-MTDC拓撲結構和控制

在兩端VSC-HVDC系統拓撲基礎上發展而來的多端柔性直流輸電系統(voltage source converter basedmulti-terminal direct current，VSC-MTDC)，是由3個及以上的整流站或逆變站經過串聯、并聯和混聯構成的輸電系統，能達到多電源供電的目的，可以采用不同的拓撲結構構成輸電網絡，極大的提高了輸電效率和可靠性。由于VSC-HVDC 技術具有潮流翻轉時不改變電壓極性的特點，另外VSC-HVDC系統的動態無功補償能力也同樣適合于構成多端直流系統,隨著可關斷器件、直流電纜制造水平的不斷提高，VSC-HVDC將成為多端直流輸電和直流電網中最主要的輸電方式[39]。

2.1 VSC-MTDC系統拓撲

文獻[40]介紹了VSC-MTDC輸電系統的幾種常見拓撲結構，包括串聯、混聯、輻射狀并聯和環網狀并聯連接方式，如圖3所示，并詳細分析了各個結構的優缺點。

圖3 MTDC拓撲結構

2.2 VSC-MTDC系統的研究

2.2.1 VSC-MTDC穩定性分析

文獻[41]提出多端電壓源轉換器高壓直流傳輸有望在未來的輸電網絡中發揮關鍵作用。文 獻[42]指出，不同的并聯型VSC-MTDC拓撲結構(如環網狀和樹枝狀)對整個交流系統暫態穩定性沒有太大影響，仿真驗證了VSC-MTDC系統中采用定直流電壓控制模式，且相對發電機電氣距離越近的換流器，對維持系統暫態穩定性的效果越好。文獻[43]介紹了在三端VSC-HVDC系統中，發生極間故障時交流側系統響應并研究了HVDC系統故障時的恢復。文獻[44]研究了VSC-MTDC并聯和串聯的功率動態特性，PSCAD仿真結果表明，并聯具有優于串聯的優點，在起動、故障時，并聯結構具有較小的振蕩。

一般來說，VSC-MTDC系統的控制方式可分成單點直流電壓控制和多點直流電壓控制2類，文獻[45]詳細分析了VSC-MTDC系統的控制策略，如圖4所示。

圖4 VSC-MTDC系統控制分類

圖5 混合系統LCC-HVDC 側控制框圖

2.2.2 VSC-MTDC控制策略

文獻[46-47]分析了多端直流輸電系統的控制方式及其優缺點對比，在對VSC-HVDC模型和控制分析的基礎上，設計出了MTDC系統的協調控制策略，分析了所有可能的控制器組合后，發現P-Vac(功率–交流電壓)組合方式可以提高弱交流系統的穩定性。在保證交流系統電壓穩定以及MTDC電網操作的可靠安全性的前提下，取不同的無功電流增益的值進行分析比較，結果表明增大該值將有利于交流系統電壓和暫態穩 定[48]，在四終端的LCC-MTDC系統中，斜率調節控制可以保持MTDC系統穩定工作，即使沒有站間通信，也能在臨時故障恢復后達到穩定狀 態[49]，而對于考慮最優不平衡功率分配的新型直流電壓斜率控制策略，也能在故障發生時穩定直流電壓，保持功率平衡[50]。

目前，電壓下垂控制是MTDC系統主要的控制手段之一[51-52]，其控制方式和交流系統中的頻率控制相似，是利用直流電壓與有功功率之間的線性關系，實現電壓的自我調節和功率的自動平衡[53]。當換流器采用電壓下垂控制時，可以改善恒定直流電壓控制的瞬態性能，但是在定直流電壓控制和電壓裕度控制上則效果不明顯[54]。對于電壓下垂控制的局限性，主要強調了達到功率參考設定點的難度[55]，在此基礎上，提出模糊控制方法結合下垂控制器的優點來解決問題[56]，在考慮站間直流電壓偏差的基礎上，結合電壓裕度控制和常規下垂控制的優點構成的下垂控制策略，能縮短換流站模式切換的暫態過渡時間，實現穩定直流電壓和平衡功率的目的[57]。以現有3種控制策略為基礎，包括主從控制，電壓裕度控制和電壓下垂控制，提出了一種基于電壓下垂控制的改進控制策略，可以顯著的緩解直流母線電壓偏差[58]，增強帶直流電抗器的VSC-MTDC系統的穩定性[59]。另外自適應下垂控制策略可以使VSC-MTDC系統在不同干擾條件之下減少交流系統頻率偏差，并通過仿真驗證了該策略的有效性[60]。

對于VSC-MTDC系統故障時的保護措施和故障穿越能力(fault ride through，FRT)的研究，文獻[61]提出基于模塊化多電平換流器的多端柔性直流輸電系統(multi-terminal HVDC based on module multilevel converter，MMC-MTDC)直流故障穿越的研究熱點主要在直流斷路器的應用和換流器拓撲結構改進這2個方面。文獻[62]設計了在故障期間各換流器有功無功功率協調控制策略，通過切換故障側換流器的控制模式并根據電網電壓跌落水平來發出無功功率，當增加的無功功率沒有使交流側過流時，則余下的電流容量用于維持故障前的有功傳輸水平，相反則通過改變交流系統故障所對應的換流器的有功功率來避免過流現象，但是該策略在微電網以及弱交流系統的應用上具有局限性。文獻[63]提出將VSC- MTDC系統與海上風電場連接的坐標控制策略，原理是當地面故障發生時，風機的功率設定點將根據直流電壓的偏差計算功率因數進行調整，防止直流電壓超過極限值，提高系統的故障穿越能力。研究結果證明當陸上電網的電壓因故障而降低時，該控制策略可以確保系統安全穩定運行。文獻[64]設計了一種將閉鎖VSC-HVDC換流器與斷開直流開關相配合的控制保護策略，即通過快速閉鎖VSC達到切斷有功功率的傳輸的目的，當傳輸的有功功率降為零后，用直流開關將故障區域快速隔離，使海上風電場發出的有功功率能全部通過非故障極性輸電線路傳輸。

在對VSC-MTDC系統模型的研究方面，文獻[65]在原有的詳細模型基礎上簡化出平均值模型，并簡化仿真系統，后經仿真驗證可知采用平均值模型系統仿真速度更快，仿真效率更高。然而對VSC-MTDC配電網的特點、技術優勢、系統的體系結構以及控制保護、能量優化進行分析討論，仍有技術和實際問題未能解決[66]。

3 混合輸電系統的結構和控制

混合高壓直流輸電技術是由早期的高壓直流抽能技術發展而來，應用線路換向轉換器(line commutated converter, LCC)通過并聯或串聯構成的逆變裝置從兩端高壓直流輸電線路上抽取部分電能供給直流輸電線周邊地區[67]。后來因替換LCC換流站裝置為VSC換流站裝置構成混合系統而得到了廣泛的研究和關注。

3.1 混合輸電系統的結構

近年來VSC-HVDC技術也進入了快速發展的階段，因而各種新型的拓撲結構不斷涌出[68]，但仍需考慮考慮沿著地電流路徑對金屬和電氣結構以及環境的影響[69]。混合輸電系統拓撲結構包括并聯混合多饋入直流輸電系統拓撲或者是LCC-VSC混合直流輸電系統拓撲[70]，系統控制框圖如圖5、6所示。

由圖5可知，LCC整流側由定電流控制和最小觸發角控制，同時配有低壓限流環節的聯合控制模式，逆變側除了定電流控制和低壓限流環節外還配備了定熄弧角控制方式，目的是維持熄弧角穩定提高系統抵御換相失敗的能力。VSC側由直接電流控制，如圖6所示。該控制方式具有快速電流特性響應的特點，控制過程為：由有功功率類控制量的參考量、實際值ref、與無功功率類控制量的參考量、實際值ref、的偏差經PI環節得到iref、iref，再由二者與i、i的差值送入PI環和解耦環節后得到電壓分量u、u，由派克反變換與PLL生成的同步相角PLL共同作用轉換至坐標，最后由PWM裝置根據u、u、u形成相應的觸發脈沖控制信號。

3.2 混合輸電系統的研究

文獻[67]指出了混合直流輸電技術的難點和未來發展的目標與方向。文獻[71]驗證了通過VSC-HVDC的連接使較弱的LCC系統穩定性得到改善。文獻[72]利用LCC電壓等級高、傳輸距離遠、線路造價低的優勢和VSC-HVDC故障穿越能力強，對受端系統依賴性小的優勢，在受端提供多個落點，不僅可同時滿足多個地區的電力供應，還降低了對接入的交流電網強度的要求。

圖6 混合系統VSC-HVDC側控制框圖

文獻[73]研究了與換流站相連的交流電網強度對混合系統小干擾穩定性的影響。結果表明，當交流系統較弱而引起小干擾失穩時，可通過調節控制器參數提高系統穩定性。文獻[74]表明了VSC-HVDC具有提高交流電壓調節能力，可使LCC-HVDC不易受換向失敗的影響，提高系統強度。在系統潮流優化和損耗方面，文獻[75]提出實時潮流優化控制策略，仿真驗證該控制方法可降低系統功率總損耗。文獻[76]的研究與仿真結果表明與VSC-HVDC系統相比，LCC-VSC混合HVDC系統具有較低的成本和較低的開關損耗。文獻[77]提出損耗優化控制策略，該策略在達到混合多端直流損耗最小目的的同時也考慮到了LCC逆變站最小熄弧角限制，實現了混合系統的穩定與經濟運行。在考慮故障恢復上，文獻[72]表明在LCC換流閥發生換相失敗時，由于受端VSC的作用可以使送端LCC更快的退出低壓限流環節，有助于系統功率快速恢復。文獻[78]針對整流側采用LCC、逆變側采用LCC和MMC串聯的混合拓撲結構進行穿越直流故障的研究，經仿真驗證得該系統可快速阻斷直流故障電流，穿越直流故障，并具有故障后快速恢復的能力。文獻[79]通過仿真研究結果表明，混合系統改善了交流故障下多直流饋入(multi-infeed HVDC, MI-HVDC)的瞬態性能。

在控制策略方面，不能只考慮一類換流站的影響，要從LCC和VSC協同控制方面來分析。文獻[80]分析研究了LCC控制模式對VSC換流站的影響。文獻[81]研究發現，當LCC換流站和VSC換流站電氣聯系緊密時，LCC換流站采用電流–電壓控制模式時其抵御換相失敗的能力要強于電流–關斷角和功率–模式。文獻[82]設計了VSC-LCC混合HVDC系統的內模啟動控制器的結構和參數，建立了協同啟動控制策略，仿真結果表明所設計的內部模型啟動控制可以在啟動過程中有效避免過電壓和過電流。文獻[83]提出的無功協調控制策略可以有效降低常規直流運行狀態的波動，改善系統在濾波器投切時的暫態特性，并具有良好的控制效果。文獻[84]表明，VSC-HVDC具有提高最大可用功率、調節交流電壓的能力，使LCC-HVDC不易受換向失敗的影響，可提高系統強度。文獻[85]證明了LCC-VSC混合系統具有實現可再生能源的大規模接入、電能大容量遠距離輸送一級電網異步互聯等功能。

4 風電接入下的VSC-HVDC系統

海上風力發電與高壓直流輸電系統相結合是未來風力發電及其電能傳輸的發展方向之一，近幾年歐美國家逐漸把風電開發的重點由陸地轉移到海上，風電并網容量在快速增加[86]。與此同時，我國風電市場也在快速增長，2017年我國風電新增裝機容量19.7GW，累計裝機容量高達188GW，二者均穩居世界第一[87]。相比陸上而言，海上風電具有資源充足、發電利用小時數高、不占用土地、不消耗水資源和適合大規模開發等優勢，歐洲風能發展規劃提出，到2050年風電可供應整個歐洲供電總量的一半[88]。相對于LCC輸電技術，基于VSC的高壓直流輸電可以體現出對潮流控制的靈活性。因此，利用VSC-HVDC技術實現風電并網是一個更為理想的選擇。

4.1 風電接入下系統穩定性分析

為了更好地將HVDC技術應用到未來的海上風電場，文獻[89]研究了并聯海上全直流風電場三大關鍵技術的現狀，包括直流風電的交直流電源轉換，海上升壓變電站的直流-直流電源轉換以及海上直流風電場的運行與控制。文獻[90]分析了高壓交流(high voltage alternating current, HVAC)、高壓直流(high voltage direct current, HVDC)和分頻輸電技術(fractional frequency transmission system，FFTS) 3種海上風電的并網方式。分頻風力發電系統已成為海上風力發電系統研究的一個新潮流，具有更經濟、可靠的優勢，尤其適用于大規模遠距離海上風力發電系統。文獻[91]研究了基于VSC-HVDC的海上風電故障穿越問題，提出了一種采用斬波器的柔性直流輸電系統，并與風電機組協調的控制方式，系統滿足故障穿越要求。文獻[92]證明了HVDC換流器阻塞后的過電壓現象，實際風電場的測量表明，在此階段風力渦輪機終端的電壓平均可能增加30%。文獻[93]分析了風電VSC-HVDC在有無調頻的控制下，負荷變化對同步發電機的功角影響，仿真驗證，在電力系統發生較大的負荷變化后由調頻控制可增強暫態過程中功角穩定。

4.2 風電接入下的系統控制

文獻[94]提出了一種多端直流輸電系統協調控制策略，該策略可以體現出電網進行風電功率傳輸的靈活性，并且在系統故障運行下時由風場側換流器來保持直流電壓的穩定和協調各個風電廠風機的出力情況。文獻[95]提出了低電壓穿越協調控制策略，通過變流站提供無功支持，采用基于電壓控制的快速功率降低算法控制風電場饋入功率以維持系統功率平衡。文獻[96]提出適用于送端風電分散并網的交流電壓下垂控制策略，能保證系統運行不受負荷波動的影響，也能有效抑制風電場測的短路故障對受端交流系統的影響，有良好的故障隔離功能。文獻[97]提出了以串聯多端VSC-HVDC為基礎的海上風電并網電路的拓撲及其控制策略，仿真分析結果表明該拓撲能穩定運行，控制策略能實現變流器的高效運行。文獻[98]提出了一種在故障甚至嚴重故障發生的時候，采用新型的風電場與海上高壓直流換流器之間的協調控制策略來抑制直流電壓上升。文獻[99]提出了一種海上MTDC故障穿越控制策略，該策略通過減少風電場發電來抑制電網側換流器停運期間電壓的上升。

5 結論

相比于LCC-HVDC系統而言，VSC-HVDC系統更具有優勢，今后直流輸電系統的發展方向取決于VSC-HVDC系統控制技術的研究方向，因此，以后VSC-HVDC系統必將成為組成電網的關鍵部分，其控制系統也會越來越完善。

1）目前對多端柔性直流輸電系統的控制策略研究多是以主從控制、裕度控制和下垂控制為基礎的，在多個換流器協調控制方面，應更深入的研究考慮協調功率、電壓穩定，在換流器設計上比較直流電壓偏差時對系統的影響，保障系統的穩定性。

2）在混合多饋入輸電控制方面，此類系統綜合了VSC-HVDC和LCC-HVDC系統的優點，在暫態運行過程中VSC-HVDC系統可以減輕系統損耗且會明顯加快系統的故障恢復速度，但是對混合多端系統和混合電網的控制和保護策略方面還不夠完善，深入探討如何選擇2種系統容量分配的關系使系統更加穩定等問題。目前對混合輸電系統的研究還不夠深入，比較依賴于柔性直流輸電系統技術的發展，現有的能清除故障的換流器拓撲經濟效益比較低，因此選擇經濟適宜的換流器拓撲也是一個值得深入研究的關鍵點。

3）在風電接入方面，今后風電接入容量會比之前有較大幅度的增加，柔性直流輸電系統應該加大在風電大規模接入、并網時降低電網電壓波動和增強系統可靠性等方面的研究。針對風電接入場景下故障穿越的控制策略研究，在一定程度上都能實現理想的控制效果，而在面對未來更大容量、更復雜的結構時，對組合或者附加控制策略的研究是一個重要的方向。

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Overview of Research on Stability and Control of VSC-HVDC

WU Mingzhe, CHEN Wuhui

(School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu Province, China)

Voltage source converter based high voltage direct current (VSC-HVDC) transmission systems has the advantages of good active and reactive power control capability and more suitable for multi-terminal transmission system. It is considered as a potential transmission mode.Research on control and stability of VSC-HVDC is an important factor affecting the safety and performance of transmission system. Aiming at the study of control strategies of VSC-HVDC systems, the topologies and decoupling and additional control methods of VSC-HVDC were analyzed. Then it extends from the basic two-terminal topologies to the multi-terminal and hybrid topologies, focus on the droop control, fault ride through capability of VSC-MTDC and control of hybrid direct current transmission system. Next, this paper discussed the stability and control schemes of VSC-HVDC for wind power integration, which will provide reference for future research.

voltage source converter based high voltage direct current (VSC-HVDC); topology; decoupling control; droop control; fault ride through; wind power integration

10.12096/j.2096-4528.pgt.18199

2018-10-17。

吳明哲(1993)，男，碩士研究生，研究方向為柔性直流輸電技術，ascd_dkgary@163.com；

吳明哲

陳武暉(1974)，男，博士，副教授，研究方向為電力系統穩定與控制，whchen@mail. ujs.edu.cn。

國家重點研發計劃項目(2016YFE0105300)。

Project Supported by the National Key Research and Development Program of China (2016YFE0105300).

(責任編輯 辛培裕)