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基于经典电流矢量控制(Vector Current Control,VCC)的电压源型换流器高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC,VSC-HVDC)系统在受端为弱交流电网的运行工况下,由于锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)和VCC控制的紧密耦合特性,使系统在高PLL增益下易引起小干扰失稳现象,需要一种可有效改善弱系统下VSC系统稳定性且具备故障限流能力的控制方法。论文主要研究了适用于VSC-HVDC系统连接弱交流电网的频率同步控制(Frequency based Synchronization Control,FSC)方法对系统运行特性的影响。首先,文中阐述了所采用的FSC控制方法的基本原理,并通过与适用于VSC-HVDC系统的两种目前使用较为普遍的控制方法,即VCC控制方法和功率同步控制(Power Synchronization Control,PSC)方法进行对比,说明了 FSC控制与这两种控制在原理上的异同之处,更进一步理解FSC的控制作用机理。然后,从小干扰静态稳定性、动态特性及暂态特性三方面,分别研究了基于FSC控制的VSC-HVDC系统连接弱受端交流电网时的系统特性。关于小干扰静态稳定性研究,其研究思路为:首先,在MATLAB中建立基于FSC控制的VSC系统连接弱受端交流电网时的非线性状态空间方程,将其进行小范围线性化,得到相应的小干扰动态模型,并与PSCAD/EMTDC中搭建的基于FSC控制的VSC系统电磁暂态仿真模型进行对比,验证其小干扰动态模型的正确性;然后,基于这两种模型,采用特征值分析方法和参与因子方法,研究了 FSC控制中阻尼系数和同步系数对VSC系统小干扰稳定性的影响。关于动态特性研究,基于电磁暂态仿真模型研究了当系统发生频率变化和负荷阶跃等大扰动后VSC系统的动态特性。关于暂态特性研究,同样基于电磁暂态仿真模型,仿真当系统发生三相短路故障时FSC控制对VSC系统暂态特性的影响。以上研究结果表明,FSC控制不仅可以提高VSC系统连接弱交流电网时的小干扰稳定性,而且使系统具有良好的频率跟踪响应和过电流限制能力。另外,文中还针对目前使用较为广泛的模块化多电平换流器型高压直流输电(ModularMultilevel ConverterbasedHVDC,MMC-HVDC)系统,研究了其在 FSC控制下连接弱受端交流电网时的小干扰稳定性。同样,在MATLAB中建立了采用FSC控制的MMC-HVDC连接弱受端交流电网的小干扰动态模型,并将其与PSCAD/EMTDC中的电磁暂态模型仿真结果进行对比,验证了其小干扰动态模型的正确性。然后,采用特征值分析方法和参与因子方法,研究了 FSC控制中阻尼系数和同步系数对MMC系统小干扰稳定性的影响,为其FSC控制参数的选取提供依据。研究结果表明,FSC控制不仅在VSC-HVDC系统连接弱交流电网下提高了系统的小干扰稳定性,同样在MMC-HVDC系统连接弱交流电网时也可以保障系统的稳定运行并提高其小干扰稳定性。最后,对VSC及MMC系统下FSC控制的系统特性总结发现,FSC控制方法所增加的阻尼及同步控制作用可以有效提高VSC及MMC系统连接弱甚至极弱交流电网时的小干扰稳定性,并且当阻尼系数越大,同步系数越小时,FSC对系统的小干扰稳定性作用将越大。