弱受端交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)的功率解耦控制設計

邵冰冰，賈焦心

(1.合肥工業(yè)大學 新能源利用與節(jié)能安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230009； 2.華北電力大學 分布式儲能與微網(wǎng)河北省重點實驗室，河北 保定 071003)

0 引 言

隨著柔性直流(voltage source converter-based high voltage direct current，VSC-HVDC)輸電工程輸送功率的不斷增大，部分工程已經(jīng)出現(xiàn)了VSC-HVDC接入弱受端交流電網(wǎng)的特殊情況[1]。傳統(tǒng)觀點較為一致認為，VSC-HVDC由于采用全控型電力電子器件，因此應用廣泛的矢量控制(vector current, VC)能夠?qū)崿F(xiàn)功率的解耦[2]。然而，本文指出弱受端交流電網(wǎng)下，采用VC的VSC-HVDC系統(tǒng)有功、無功功率耦合效應明顯。由于VSC-HVDC的功率耦合會影響系統(tǒng)的動態(tài)性能、運行安全性和有功、無功出力分配，因此有必要揭示弱受端交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)的功率耦合機理，并提出相應的改進解耦策略。

VC通常采用雙閉環(huán)比例積分(proportional integral, PI)控制結(jié)構(gòu)，由于VC設計簡單、控制效果良好，在微網(wǎng)[3-4]、模塊化多電平換流器[5-7]和VSC-HVDC[8-11]系統(tǒng)功率控制中應用廣泛。然而，文獻[12-22]指出，由于不同因素的影響，采用VC的微網(wǎng)、模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)和VSC-HVDC系統(tǒng)均存在功率耦合問題。

隨著國家“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”政策的高度重視和廣泛合作，電子商務在農(nóng)副產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈上的發(fā)展將會更加深入和普及，農(nóng)副產(chǎn)品走向虛擬化市場，網(wǎng)絡化平臺將成為農(nóng)業(yè)發(fā)展重要的銷售渠道。鮮食葡萄屬漿果類，極易出現(xiàn)腐爛、褐變、干枝、掉粒等問題，種植成熟季節(jié)性較強，極不易于儲存和轉(zhuǎn)運，加上種植戶及部分銷售終端缺乏冷鏈物流技術及配套設備的投入，對物流儲存、運輸配送等要求極高，除了完善產(chǎn)業(yè)的供應鏈一體化配套平臺建設，解決適銷對路、產(chǎn)銷銜接等市場問題，還需專業(yè)企業(yè)參與和政府支持，構(gòu)建匹配的物流配送體系，縮短從種植戶到消費者手中的時間，因此，冷鏈物流配送、新型物流包裝和城際配送問題成為亟待解決和廣泛應用的問題。

在低壓微網(wǎng)線路中，由于線路感抗和電阻為同一數(shù)量級，造成輸出有功、無功功率同時受到端電壓幅值和相角的影響，從而引起功率耦合。文獻[12-14]基于解耦理論的相對增益矩陣，量化了微網(wǎng)功率耦合情況，并提出了微網(wǎng)解耦下垂控制方法和目標函數(shù)對角化的解耦方法。文獻[15]通過加入低通濾波器，解決了微網(wǎng)系統(tǒng)的功率耦合問題。然而，對于高壓柔性直流輸電系統(tǒng)，線路感抗一般遠大于電阻，感抗和電阻為同一數(shù)量級所引起的功率耦合問題一般不會出現(xiàn)[23]。

由于MMC相比于VSC多出橋臂環(huán)流抑制控制、子模塊電容電壓均衡控制等二次控制目標，其主電路結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)相比于VSC系統(tǒng)更加復雜，從而導致傳統(tǒng)VC與MMC動態(tài)數(shù)學模型不匹配，引發(fā)功率耦合問題。文獻[16]為了解決MMC動態(tài)模型和VC不匹配的問題，提出了一種基于同步頻率阻尼的解耦電流控制策略。文獻[17]分析了MMC系統(tǒng)電氣量和控制策略之間的耦合特性，并提出了一種完全解耦控制策略。文獻[18]將閉環(huán)直流電流控制器引入到解耦控制環(huán)中。文獻[19]考慮了橋臂環(huán)流和子模塊電容電壓動態(tài)的影響，基于狀態(tài)反饋精確線性化理論，提出了一種MMC非線性解耦控制策略。

線性化后為：

由以上分析可知，在微網(wǎng)、MMC和VSC-HVDC系統(tǒng)中，多個引起功率耦合的因素已被研究，但關于弱受端交流電網(wǎng)對VSC-HVDC系統(tǒng)功率耦合的影響研究較少。文獻[24]指出弱交流電網(wǎng)下，有功功率控制和無功功率控制通過公共連接點(point of common coupling,PCC)電壓相互耦合，但未詳細解釋功率耦合過程，也未提出相應的解耦策略。因此，弱受端交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)的功率耦合問題亟待解決。揭示弱受端交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)的功率耦合機理，并提出相應的解耦控制策略，有利于相關工程的穩(wěn)定運行和有功、無功出力的合理分配。

本文首先研究弱受端交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)輸出有功、無功功率和d、q軸電流間的線性化關系。然后，基于線性化關系，揭示弱受端交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)的功率耦合機理。同時，基于前饋補償思想，提出相應的改進解耦控制策略。最后，通過時域仿真和特征值分析，驗證功率耦合機理分析的正確性和所提改進矢量控制策略的有效性。

1 接入受端電網(wǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)

1.1 主電路結(jié)構(gòu)

由以上分析可知，弱受端交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)功率耦合機理為：弱交流電網(wǎng)下輸出有功功率和q軸電流間存在強耦合，輸出無功功率和d軸電流間存在強耦合。此時，有功功率變化過程中d軸電流的改變會引起無功功率的變化，無功功率變化過程中q軸電流的改變會引起有功功率的變化，從而引起功率耦合。

根據(jù)IEEE標準1204-1996[25]，可用短路比(short-circuit ratio, SCR)和轉(zhuǎn)動慣量描述交流電網(wǎng)強弱。本文提到的弱交流電網(wǎng)指的是SCR較小的電網(wǎng)，SCR的定義為

(1)

式中：Sac、Uac分別為PCC的短路容量和額定交流電壓；Pdc為直流額定容量；Z為交流系統(tǒng)等效阻抗。圖1受端交流電網(wǎng)的SCR可以用Xn表征，Xn越大，交流系統(tǒng)強度越弱[26]。

1.2 控制結(jié)構(gòu)

鎖相環(huán)(phase-locked loop, PLL)控制和傳統(tǒng)VC結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2中PLL控制通過Park變換和PI控制，輸出PCC電壓us的相位θ，基準角速度ω0=2πf0=100π。VC包括外環(huán)功率控制和內(nèi)環(huán)電流控制，外環(huán)功率控制器通過PI控制環(huán)節(jié)輸出內(nèi)環(huán)電流控制給定值isdref和isqref，Psref和Qsref分別為有功功率、無功功率給定值。內(nèi)環(huán)控制器經(jīng)過PI控制環(huán)節(jié)、電壓前饋項和解耦項，得出VSC的輸出電壓ucd、ucq。

為有效落實財政稅收監(jiān)督管理機制，需要加強各部門工作監(jiān)督，與行政管理模式創(chuàng)新，促使各個監(jiān)督管理模式結(jié)合，約束財政稅收監(jiān)督行為。同時積極借鑒國外財政稅收監(jiān)督管理工作經(jīng)驗，確保監(jiān)督管理機制創(chuàng)新完善。

2 功率耦合機理分析

本節(jié)首先基于圖1系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)，分析得出Ps、Qs與isd、isq之間的線性化關系。然后，結(jié)合圖2控制結(jié)構(gòu)，得出當Psref或Qsref改變時，VC下有功、無功功率之間的耦合過程，從而揭示功率耦合機理。

2.1 輸出有功、無功和電流之間的線性化關系

圖1中，由于高壓VSC-HVDC系統(tǒng)中Rn<

Esd+jEsq=usd+jusq-jXn(isd+jisq)。

(2)

當電源電壓初相角為0°時，PCC電壓超前電源電壓θ角，Esd=Escosθ，Esq=-Essinθ。此時，式(2)中usd、usq可表示為：

(3)

將式(3)代入Ps=1.5(usdisd+usqisq)，Qs=1.5(-usdisq+usqisd)，可得

(4)

同時，現(xiàn)有研究主要認為兩電平或三電平VSC-HVDC系統(tǒng)功率耦合的原因是延遲環(huán)節(jié)、較低的開關頻率和測量參數(shù)誤差。文獻[20]提出了一種多變量PI控制方法，解決了延遲環(huán)節(jié)引起的功率耦合問題；文獻[21-22]提出了輸出反饋解耦控制策略和多變量PI電流控制器，分別解決了低開關頻率和參數(shù)不確定帶來的功率耦合問題。

(5)

式中下標帶0的變量表示線性化后的變量初始值。

由式(5)可知，由于Δθ的存在，輸出功率和dq軸電流間的解析線性化關系仍無法得出。因此，Δθ需要以Δisd和Δisq的形式表示出來。由圖2鎖相環(huán)控制結(jié)構(gòu)可知，θ可以表示為

(6)

線性化后為

(7)

線性化式(3)可得：

(8)

這個老陳，簡直不可理喻。是不是人老了，都這樣。我買煙回來，老陳還在樓梯口，看他的表情，似乎有話要給我說。他是要向我解釋舉報我的事嗎？老陳笑了笑，說小馬，我這人啊，就是喜歡多管閑事，可我沒壞心啊。我們相處時間也不短了，你應該了解我的是吧？

(9)

然后，將式(9)代入到式(7)中，可得Δθ以Δisd的形式表示為

(10)

最后，將式(10)代入到式(5)中，可得輸出有功、無功功率與d、q軸電流之間的線性化關系為

聯(lián)合求解式(2)和式(3)，當建設容量在77.55 MW以下時，建設天然氣發(fā)電投資低于柔直聯(lián)網(wǎng)，建設容量在77.55 MW以上時，建設柔直聯(lián)網(wǎng)投資低于天然氣發(fā)電。根據(jù)上述分析，從投資經(jīng)濟性的角度出發(fā)，建議柔直建設規(guī)模不低于80 MW。

系統(tǒng)在2008年單獨為水利系統(tǒng)遠程用戶布設了查詢應用防汛抗旱水文氣象信息的天眼Web應用網(wǎng)站（10.1.18.101），到目前一直不間斷全年提供應用服務，至2013年汛期已達到日均近200個用戶、10多萬次點擊的訪問量，用戶來自20多個流域和省水利部門。

(11)

2.2 功率耦合過程分析

功率耦合結(jié)構(gòu)圖如圖4(a)所示，其中ΔPs與Δisq通過系數(shù)G12(s)存在耦合，ΔQs與Δisd通過系數(shù)G21(s)存在耦合。為了切斷這兩個耦合通道，所提出的基于前饋補償?shù)慕怦羁刂圃O計方法如圖4(b)所示，其中解耦系數(shù)GP(s)是為了切斷當Qsref改變時ΔPs和Δisq之間的耦合通道，解耦系數(shù)GQ(s)是為了切斷當Psref改變時ΔQs和Δisd之間的耦合通道。

然而，當受端交流電網(wǎng)較弱時，Xn和θ均較大，輸出有功、無功同時與d、q軸電流強耦合，導致輸出有功、無功強耦合。以下分別說明當Psref和Qsref改變時，弱受端交流電網(wǎng)下功率耦合的過程。

當Psref改變時，在圖2有功控制的作用下Δisdref和Δisd會改變。由式(11)可知，弱受端交流電網(wǎng)下，Δisd和ΔQs存在強耦合，Δisd的改變會引起ΔQs的改變。然后，在無功控制的作用下，ΔQs的改變會引起Δisq的改變。弱受端交流電網(wǎng)下，Psref改變時的功率耦合過程如圖3(a)所示。類似地，弱受端交流電網(wǎng)下Qsref改變時的功率耦合過程如圖3(b)所示。

由表2可知，各處理組合對粗糠樹苗高的影響差異很大，剝除果皮的種子，12月15日在溫棚中播種(處理8)的苗高最高，為57.71 cm。

聯(lián)接弱受端交流電網(wǎng)VSC-HVDC系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中：B1、B2分別為PCC母線和VSC閥側(cè)母線；Es、us和uc分別為電源電壓、PCC電壓和VSC輸出電壓；is、Ps和Qs分別為PCC流向電源的輸出電流、有功功率和無功功率；udc和idc分別為直流側(cè)電壓和電流；Cdc為直流側(cè)電容。Rn+jXn為電源內(nèi)阻抗；Rs+jXs為VSC交流側(cè)等效阻抗。

3 改進矢量控制設計

由第2節(jié)的分析可知，弱受端交流電網(wǎng)下功率耦合的主要原因是輸出無功功率和d軸電流間存在強耦合、輸出有功功率和q軸電流間存在強耦合。為了實現(xiàn)功率解耦，輸出有功功率(無功功率)和q軸(d軸)電流之間應該被解耦。令輸出有功、無功功率與d、q軸電流間的線性化關系為

(12)

當受端交流電網(wǎng)較強時，Xn≈0，θ≈0，此時由式(11)可知輸出有功功率僅受d軸電流的影響，無功功率僅受q軸電流的影響。由于VC可將d、q軸電流解耦，因此強受端交流電網(wǎng)下輸出有功、無功近似解耦。

由圖4(b)可知，采用所提出的改進功率解耦控制設計方法后，輸出有功、無功功率與d、q軸電流間的線性化關系為

(13)

由式(13)可知，為了切斷ΔPs-Δisq耦合通道和ΔQs-Δisd耦合通道，解耦系數(shù)應該滿足G12(s)+GP(s)G22(s)=0和G21(s)+GQ(s)G11(s)=0。因此，結(jié)合式(11)，解耦系數(shù)應該設置為：

(14)

將前饋補償環(huán)節(jié)加入到圖2控制結(jié)構(gòu)中，可得改進矢量控制結(jié)構(gòu)如圖5所示，外環(huán)功率控制中加入了補償環(huán)節(jié)，內(nèi)環(huán)電流控制不變，保留了過電流抑制能力。圖5中，由于外環(huán)有功控制的輸入為Psref-Ps，與ΔPs的方向相反，因此外環(huán)有功控制的解耦系數(shù)設置為Gp(s)的相反數(shù)。

4 時域仿真驗證和特征值分析

本節(jié)首先通過PSCAD/EMTDC時域仿真，分析傳統(tǒng)VC下SCR對功率耦合特性的影響和功率耦合過程，從而驗證第2節(jié)功率耦合機理分析的正確性。然后，通過時域仿真和特征值分析，比較傳統(tǒng)VC和所提出的改進矢量控制(improved vector control, IVC)下系統(tǒng)的功率解耦能力、故障響應特性和穩(wěn)定性。PSCAD/EMTDC時域仿真模型如圖1、圖2所示，具體參數(shù)如表1所示。

目前，大學開設的思想教育課程主要有馬克思主義理論課，包括《馬克思主義哲學原理》、《馬克思政治經(jīng)濟學原理》、《鄧小平理論概論》、《毛澤東思想概論》、《當代世界經(jīng)濟與政治》；思想品德課，包括《思想道德修養(yǎng)》、《法律基礎》、《形勢與政策》等。但是，大學生思想政治教育除了理論學習課程外，在新時代的今天，還應該包括大學生整個理想信念和思想素質(zhì)的提升。因此，拓展和深化思想政治教育內(nèi)容對于做好高校思想政治教育工作就顯得十分必要。

表1 時域仿真系統(tǒng)參數(shù)

4.1 受端交流電網(wǎng)SCR對功率耦合特性的影響

當VSC采用VC時，不同SCR下，令Psref在2 s時刻由300 MW階躍上升至350 MW，觀察輸出功率和電流的響應，如圖6(a)所示。此外，在不同SCR下，令Qsref在2 s時刻由50 MVar階躍上升至100 MVar，觀察輸出功率和電流的響應，如圖6(b)所示。

據(jù)土肥資源高效利用國家工程實驗室農(nóng)技專家臧學文介紹，本次選拔賽分為兩輪：首先根據(jù)蘋果的果實果型指數(shù)（縱橫比）、糖度、硬度等內(nèi)在品質(zhì)從近200份參賽樣品中海選出20個優(yōu)秀獎；在此基礎上，由農(nóng)業(yè)、農(nóng)技、采購、媒體等各領域?qū)＜医M成的評審組對首輪勝出蘋果的外觀、口感等指標進行打分，優(yōu)選出6組蘋果，并按照分數(shù)的高低評選出親土狀元1名，榜眼2名，探花3名。

負反轉(zhuǎn)構(gòu)造的構(gòu)造發(fā)育及演化為烴類聚集創(chuàng)造了理想的地質(zhì)條件。如在盆地的初期發(fā)育，因伸展斷層充分利用了原來的逆斷層，其強烈傾滑作用可為富含有機質(zhì)的湖相油源巖沉積提供理想的條件。樁西潛山周邊的孤北、埕北、黃河口等凹陷，生油能力巨大，油氣資源極為豐富。盆地內(nèi)曾遭風化剝蝕、淋濾的各種基巖斷塊儲層因強烈扭動形成各種各樣的潛山斷塊。主斷塊往往受先逆后正的斷層控制，它緊鄰生油洼陷，是形成古潛山油氣藏的最佳地帶，拉張期后有效泥巖蓋層又披覆其上，有利于形成以潛山為主的復式油氣藏［10-12］。

“大不大的，咱們也得把理講清楚，你們兒子想當光棍我們管不著！他為什么不一開始就跟我們箏箏說清楚？我們箏箏是傳統(tǒng)女孩，戀愛的目的就是結(jié)婚，不結(jié)婚戀什么愛？談了三年了，跑到登記處才悔婚，這做的叫人事嗎？”辛燕曉絕不能讓他們覺得好受。

由圖6可知，當Psref/Qsref改變時，首先在圖2外環(huán)、內(nèi)環(huán)功率控制的作用下會引起isd/isq的變化。然后，在式(11)線性化關系的作用下，isd與Qs存在耦合，isq與Ps存在耦合，isd/isq的變化引起Qs/Ps的變化。最后，Qs/Ps的變化在圖2外環(huán)、內(nèi)環(huán)功率控制的作用下又會導致isq/isd的變化。圖6中Psref/Qsref改變時，Qs/Ps存在明顯的波動。同時，隨著SCR的減小，isd與Qs之間耦合加強，isq與Ps之間耦合加強，導致Ps和Qs之間功率耦合效應增強，波動范圍變大。圖6時域仿真結(jié)果驗證了2.2節(jié)理論分析的正確性。

由于超調(diào)量和調(diào)整時間是表示控制系統(tǒng)動態(tài)性能的兩個重要基本量[27]，因此分別比較不同SCR下當Psref/Qsref改變時，Qs/Ps的超調(diào)量σq、σp和調(diào)整時間tsq、tsp，如表2所示。

將式(7)代入到式(8)中，可得Δusq以Δisd的形式表示為

表2 Psref/Qsref改變時Qs/Ps的超調(diào)量和調(diào)整時間

由表2可知，當Psref/Qsref改變時，隨著SCR的減小，Qs/Ps的超調(diào)量和調(diào)整時間均明顯增加，控制系統(tǒng)動態(tài)性能變差。

4.2 傳統(tǒng)矢量控制和改進矢量控制的對比

4.2.1 功率解耦性能

為了驗證所提出的IVC在功率解耦能力上的優(yōu)越性，分別搭建了VC和IVC下的PSCAD/EMTDC仿真模型。令SCR分別為2.8、2.6、2.4和2.2，功率階躍仿真工況與圖6相同，觀察VC和IVC下的功率響應，如圖7、圖8所示。

由圖7、圖8可知，Psref/Qsref改變時，IVC下Qs/Ps的波動范圍明顯小于VC下的波動范圍，IVC表現(xiàn)出更好的解耦效果。同時，IVC下Qs/Ps的超調(diào)量和調(diào)整時間均小于傳統(tǒng)VC下的超調(diào)量和調(diào)整時間，IVC能夠改善控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。因此，圖7、圖8時域仿真結(jié)果驗證了IVC相比于VC的解耦效果和動態(tài)性能更好。

同時，觀察Psref改變時圖5解耦ΔQs-Δisd通道的補償信號buchang_Qs、Qsref改變時解耦ΔPs-Δisq通道的補償信號buchang_Ps，如圖9所示。

比較圖7～圖9可知，當Psref改變引起Q動態(tài)改變時，解耦ΔQs-Δisd通道會產(chǎn)生一個抑制Q改變的補償信號buchang_Qs，該信號與VC下Q的動態(tài)變化方向相反。同時，當Qsref改變引起P動態(tài)改變時，解耦ΔPs-Δisq通道會產(chǎn)生一個抑制P改變的補償信號buchang_Ps，該信號與VC下P的動態(tài)變化方向相反。正是在解耦通道補償信號的作用下，圖7、圖8中IVC的解耦效果比VC的解耦效果更好。

4.2.2 短路故障響應特性

“啊煩人啊?”玉墨用地道的市井南京話說，“再哭你娘老子也聽不見，日本人倒聽見了，你們幾個，”她指指紅菱等，“話多。”

如《真想變成大大的荷葉》一文出現(xiàn)了較多形容詞描繪事物特征的短語，“透明的雨滴”“彎彎的新月”“清凌凌的小河”等，引導學生閱讀分辨，感受形容詞的準確運用，能將事物寫得更形象具體，鼓勵學生用不同的形容詞描寫事物特征。像“透明的雨滴”還可說“亮晶晶的雨滴”；“清凌凌的小河”可說成“清澈透明的小河”；“大大的荷葉”可說成“碧綠碧綠的荷葉”。

電力系統(tǒng)中三相短路接地故障的危害較大，因此為了說明IVC相比于VC在短路故障響應特性上的優(yōu)越性，在表1工況下設置4 s時刻PCC發(fā)生三相短路接地故障(故障持續(xù)時間50 ms)，IVC和VC下系統(tǒng)暫態(tài)響應曲線如圖10所示。

由圖10可知，當發(fā)生三相短路接地故障時，IVC下系統(tǒng)的輸出功率和PCC電壓相比于VC能夠更快地恢復穩(wěn)定，且波動幅度更小，減小了短路故障過程中輸出功率和PCC電壓的波動對系統(tǒng)的沖擊。因此，IVC相比于VC在短路故障下表現(xiàn)出更好的動態(tài)性能。

4.2.3 穩(wěn)定性評估

為了評估VC和IVC的穩(wěn)定性，分別建立VC和IVC下圖1所示系統(tǒng)的小信號模型。VC下的小信號模型可參考文獻[28]中逆變站及所連交流系統(tǒng)的小信號建模過程，IVC下的小信號模型只需根據(jù)圖5修改外環(huán)有功、無功控制動態(tài)方程即可。在表1工況下，當SCR為1.0～2.8時(SCR每增加0.2記錄一對共軛特征根)VC和IVC作用下系統(tǒng)的主導特征值分析結(jié)果如圖11所示。

由圖11可知，隨著SCR減小，系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，振蕩頻率增大。SCR取為不同值時，IVC下的主導特征值阻尼均大于VC下的主導特征值阻尼。VC下SCR=1.6時系統(tǒng)失穩(wěn)，但IVC下SCR=1.2時仍能維持穩(wěn)定，直到SCR=1.0時系統(tǒng)失穩(wěn)。因此，圖11特征值分析結(jié)果表明IVC相比于VC具有更好的穩(wěn)定性。

宣判后，鄧強表示不服，向廣東省高院提出了上訴。其上訴理由主要有二：其一，在配合省紀委調(diào)查他人違法違紀問題時，在沒有被宣布采取調(diào)查措施的情況下，主動交代省紀委沒有掌握的犯罪行為，屬于自首；其二，還在“兩規(guī)”期間，向辦案人員檢舉他人利用肇慶閱江大橋航槽改疏浚工程非法采礦的犯罪行為，構(gòu)成立功。因此請求輕判。

為了驗證特征值分析結(jié)果的正確性，VC下SCR為1.8和1.6時，令Psref在4s時刻由300 MW階躍上升至350 MW，觀察有功功率的響應，如圖12所示；IVC下SCR為1.2和1.0時，令Psref在4 s時刻由300 MW階躍上升至350 MW，觀察有功功率的響應，如圖13所示。

由圖12可知，SCR為1.8時，VC下有功功率階躍響應呈現(xiàn)4.708 1 Hz的弱阻尼振蕩，仍能維持穩(wěn)定。然而，SCR為1.6時，在限幅環(huán)節(jié)的影響下有功功率階躍響應呈現(xiàn)7.283 3 Hz的等幅振蕩。同時，由圖13可知，SCR為1.2時IVC下有功功率階躍響應呈現(xiàn)12.610 3 Hz的正阻尼振蕩，而SCR=1.0時有功功率階躍響應呈現(xiàn)14.265 3 Hz的等幅振蕩。因此，圖12、圖13時域仿真結(jié)果驗證了圖11特征值分析結(jié)果的正確性，即在表1工況下IVC穩(wěn)定運行的最小SCR大約為1.2，而VC穩(wěn)定運行的最小SCR大約為1.8。

5 結(jié) 論

本文揭示了弱受端交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)的功率耦合機理，并提出了改進矢量控制策略，從而改善功率解耦性能。主要結(jié)論如下：

1)弱受端交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)功率耦合機理為：弱交流電網(wǎng)下輸出有功功率、無功功率和d、q軸電流間均存在強耦合，有功功率變化過程中d軸電流的改變會引起無功功率的變化，無功功率變化過程中q軸電流的改變會引起有功功率的變化，從而引起功率耦合。

2)本文所提出的改進矢量控制策略相比于傳統(tǒng)矢量控制策略，能有效改善弱受端交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)的功率解耦性能、故障響應特性和穩(wěn)定性。