论文摘要
在可再生能源发展中,目前风能以其可开发容量大和造价相对较低等特点,成为电网系统中相对增长最快的新能源,但风电并网存在许多问题亟待解决。本文对基于VSC-HVDC（Voltage source converter high voltage direct current）风电场并网控制技术进行了研究分析,解决风力场引起的功率和电压波动问题。在简要建立基于VSC-HVDC稳态数学模型和暂态数学模型后,分析了并网风电场出口电压波动和功率的关系,论证了基于VSC-HVDC（voltage source converter based HVDC）换流站的无功功率控制和有功功率控制来抑制电压波动的方法,设计了风电场并网的VSC-HVDC换流站功率和电压解耦控制系统,实现了对VSC换流站输出量的解耦控制来抑制电压波动。通过电磁暂态软件PSCAD/EMTDC（power system computer aided design/electromagnetic transients program including direct current）建立了并网风电场模型,仿真了系统交流侧单相接地故障对并网系统的电压和功率的影响进行分析,从仿真结果来看,基于VSC-HVDC风电场并网系统能有效地将风电场与电网进行了“隔离”,来抑制电压波动,提高系统的稳定性。针对传统的PID控制器在外部扰动影响下极易失稳,很难适应直流输电系统这样的非线性系统,论文分析了风电并网系统的非线性工作特点,在建立VSC- HVDC系统的线性模型数学模型的基础上采用关系度和零动态结合的方法设计了直流电压与功率解耦非线性控制器,并使用PSCAD/EMTDC软件进行了非线性主控制器的设计和仿真,结果证明该控制器可以有效的提升系统稳定,保证并网系统在安全范围内运行。最后,在分析电力系统控制的复杂性以及神经网络控制的优点基础上,提出了基于径向基函数的PID控制器（RBF-PID）的设计,在PSCAD/EMDTC环境下建立了直流输电控制仿真系统,使用S函数编程实现RBF-PID控制器的算法设计,通过接口模块设计实现了在PSCAD中调用S函数,仿真结果证明,与传统PID控制器相比,基于RBF-PID智能控制器的VSC-HVDC风电场并网系统电压稳定性高,具有更强的鲁棒性和自适应学习能力以及较好的动态性能。通过本文研究,论证了基于VSC-HVDC风电并网系统在改善系统稳定性,以及为系统提供无功电压支撑改善电压稳定性等方面起着重要作用,并为以后VSC- HVDC技术在大规模风电场并网中的实际应用提供了良好的理论基础和参考价值。