（国网四川省电力公司甘孜供电公司 四川康定 626000）
摘要：现今，能源存在分散化、远离负荷中心等问题使得能源开发受到很多局限性。柔性直流输电系统在远距离孤岛供电，在风能、太阳能的并网发电，分布式能源并网供电等方面都有很大的技术和经济优势。
关键词：柔性直流输电；优越性
引言
柔性直流输电系统的重要器件是全控型的电压源换流器，选择一个合适的控制方式对柔性直流输电系统进行系统控制，使得整个输电系统更灵活，再加上一套完善的保护装置，使得柔性直流输电系统能安全、经济运行。
一、柔性直流输电系统的运行原理
柔性直流输电系统的核心部分是换流站，换流站是采用电压源换流器技术，整个输电系统由直流电缆相连。换流站可以独立控制，降低了对通信设备的要求。换流器其实是一个三相桥式电路，其电路由二极管反向并联跟绝缘栅双极晶体管组成，以减轻换流站的冲击电流，降低换流站产生的谐波，柔性直流输电系统与传统直流输电相比，换流站设备减少、主接线结构更简单，主要设备都进行模块化生产，既大大降低了设备的生产成本，减小了设备的占地面积，又有利于设备的运行维护。特有的全控型功率器件，使得柔性直流输电技术可以实现输电系统潮流大小和方向的独立控制，自身的电容设备即可满足无功补偿的需要，也解决了传统直流输电系统无法向无源网络供电的难题。既传输有功功率，又可支援无功功率，提高了系统的稳定性。
在对柔性直流输电系统进行建模时，必须考虑建立一个既能反映输电系统组成结构量又能把其运行状态反映出来的模型。系统模型的构建也是一个数学建模[1]。我们把换流变压器模型设定为一个理想的电压源。在数学计算中用一个恒定的电压源来代替。换流器的等值电路结构如图1所示：
图1 换流器的等值电路结构
其中，Rx为交流侧变压器的等效阻抗，Lx为换流器的等效阻抗。换流器交流侧的输出电压分别用Uca、Ucb、Ucc表示，交流系统的电压分别用Usa、Usb、Usc表示。换流器交流侧输出的线电流分别用Ia、Ib、Ic表示，直流电流用Id表示。数学推导公式如下：
则交流侧三相动态微分方程可用公式（1.1）表示为：
上式中，k是选用PWM的电压利用率，m是三角调制波和正弦载波峰值的幅值比。
其中I1表示换流器流入直流线缆的电流。
设Ps为交流系统流入整流器的有功功率，Qs为交流系统流入整流器的无功功率，Pc为换流器输送到直流电缆的有功功率，则Ps、Qs、Pc之间的关系分别用公式（1.8.1）、（1.8.2）、（1.8.3）表示为：
从上式可以看出，对d轴分量和q轴分量的控制即可实现有功和无功的解耦。从换流器的高频数学模型可以看出，换流器是一个互耦的非线性的时变系统，因此用d轴分量和q轴分量进行解耦研究是很有必要的。系统模型中的低频模型和高频模型可以通过傅里叶变换相互转化。
二、柔性直流输电的优越性
控制器模块[2]也非常重要，可以通过以下模块实现。定直流电压控制模块，对于两端柔性直流输电系统，其中一个换流站需考虑用于恒定直流电压，这样可起到控制换流站之间传输的有功功率保持相互平衡。选择整流站进行恒定直流电压的控制，以控制系统潮流走势。定直流电压就犹如柔性直流输电系统的功率平衡点，当换流器两侧的功率不平衡时，会引起输电线路上的直流电压发生波动，这时定直流电压控制就可通过控制直流电容的充放电，以此让直流电压达到新的参考值。由于直流电压的差值是利用PI调节生成的有功功率参考值，进而得到直流电压控制所生成的D轴上的电流参考值，因此控制器可很好的反映有功功率和直流电压的关系。定交流电压控制模块，在交流系统中，电压幅值的大小受系统的无功功率的影响。定交流电压控制的目的就是为了使交流电压保持恒定，达到对系统潮流的优化。定交流电压控制，可大大缓减换流器交流侧的电压波动。锁相环的输入是三相交流电压，输出则是基于时间的相角值，在系统稳态时相当于是系统交流电压的相角。脉宽调制控制模块，脉宽调制即为通过载波与调制波相比较所产生的PWM触发脉冲，以此来控制阀门的开断。
电力电子元器件上比传统直流输电技术的元器件具有更大的优势，换流器可以两端独立控制。对输电系统中的有功功率和无功功率可做到快速调节，克服了传统直流输电系统无法向远距离无源负荷供电的弊端。整个系统设备简单，具有很强的模块化，使得整个输电系统的维护方便，运行费用低廉，从技术和经济上都比传统直流输电系统更具有发展优势。
参考文献：
[1]陈谦，唐国庆，胡铭.采用dq0坐标的VSC-HCDC稳态数学模型与控制器设计[J].电力系统自动化，2004.8，16（28）：61-65.
[2]张崇巍，张兴，PWM整流器及其控制[M].北京：机械工业出版社，2002.
作者介绍：
徐冲（1984.10.1）；性别：男；籍贯：安徽蚌埠；民族：汉；学历：本科、学士；职称：工程师；职务：建设部主任；研究方向：电力系统；单位：国网四川省电力公司甘孜供电公司；
论文作者:徐冲
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/18
标签：电压论文; 系统论文; 柔性论文; 功率论文; 设备论文; 电流论文; 模型论文; 《电力设备》2017年第28期论文;