课题组简介

       课题组成立于2006年，历经华北电力大学电气与电子工程学院成立、新能源国家重点实验室立项建设并通过验收，团队长期从事交直流混合输电的相关教学和科研工作。截止2023年9月，先后加盟的博士硕士研究生90余人，已经毕业的研究生在电力系统各个领域为我国电力事业的发展做出自己的贡献。课题组主要从事包括直流系统建模与仿真，分析与控制，交直流系统相互影响等方面的研究工作。

       主要科研方向可概括为以下六个方面：

（一）柔性直流系统电磁暂态仿真技术

       建立了半桥、全桥和箝位双子模块的MMC桥臂快速仿真模型和封装控制系统模型，采用Fortran语言开发了PSCAD4.2和PSCAD4.x版本，极大简化建模工作量，提高仿真效率。基于RTDS/CBuilder平台建立具备内部故障仿真功能的MMC桥臂混合仿真模型，并解决RTDS大步长环境不能使用插值和变步长算法而导致的数值振荡和二极管开关动作延迟的问题。开发了基于FPGA的MMC实时仿真器，采用Aurora协议通信，使用灵活，第一代基于多核DSP和FPGA，第二代基于FPGA技术采用ML605，第三代采用VC707，构建了MMC硬件在环实时仿真实验平台。

（二）柔性直流系统运行特性分析与控制

       提出了新型直流电压下垂控制，改进直流电压-功率下垂曲线，简化换流站控制参数设计。设计了幅值-相角控制器和控制器平滑切换过程，解决电容电压不平衡的问题，实现无源侧MMC的同期并网。提出了不对称工况下MMC运行控制策略，抑制交直流侧功率振荡，实现换流器内部分布式电容的能量管理，提高了MMC在复杂工况下的适应性。提出MMC接入交流电网的高频振荡阻尼控制策略，能够适应电网工况变化，确保系统稳定运行。提出基于改进MOPSO算法的控制参数分层优化方法，通过多机并行Matlab与PSCAD交互提高计算效率，适应控制系统结构，多PI协同性、全局寻优和收敛性优越。

（三）柔性直流与交流电网交互作用机理分析与控制策略

       建立了MMC与交流电网互联模型，反映MMC闭环控制过程及换流器内部耦合特性；研究了矢量控制方式下交直流互联系统的运行和稳定特性，利用灵敏度分析和连续潮流计算MMC输送MMC输送功率极限；研究了MMC接入交流电网高频振荡产生机理，提出MMC接入交流电网的高频振荡阻尼控制策略，能够适应电网工况变化，确保系统稳定运行。

（四）交直流电力系统稳定性分析

       提出了改进的AC/DC潮流算法，实现了计及直流系统对网损影响的计算分析过程。建立了高压直流系统小信号模型和动态向量模型，实现了特高压混联系统暂态频域和换流站暂态行为计算与分析。分析了直流落点近端交流故障对安稳装置判断条件的影响，实现了特高压混联系统暂态频域、换流站暂态分析和参数整定。提出次同步振荡风险机组快速筛查方法，计算简单且信息量需求少。提出改进的低频振荡关键特征值的迭代算法，提高了大系统的关键特征值的计算效率。

（五）多落点高压直流系统的协调控制技术

       提出的自适应阶梯式的紧急功率支援提升方式，具有参数易整定，自适应的特点，可实现根据网络承受状态寻找最佳功率提升边界。提出一种考虑交直流电网特性的多阶段动态无功优化配置方法，利用改进后的帝国竞争算法解决动态无功补偿控制器的安装类型、地点和容量的选择问题。提出了调整直流输电运行方式的潮流调控方法，在控制方式转换的条件和处理策略等方面的研究有较大的突破。考虑直流系统加入黑启动的启动条件，建立变约束的最大值最小优化模型，提出一种直流输电系统参与交直流混合电网黑启动的策略。

（六）大规模风电的稳定性分析与控制

       提出适应各类工况分析的DFIG五阶降阶模型，并显著减小其计算误差。提出适用于暂态分析的直驱风机模型，在保证准确性的前提下，有效提高了分析效率。提出适用于PMSG的新型功率协调控制方法，提高PMSG在整个运行区间内的低压穿越能力。基于PMSG转子惯性储能特性以及网侧换流器的无功补偿能力，提出一种PMSG机组故障穿越能力的优化控制策略，有效提高了其故障穿越能力。研究各类型风机经MMC并网时产生次同步振荡的原因。提出利用阻抗法分析MMC内部动态特性对风机并网稳定性的影响。提出以静止同步串联补偿器(SSSC)为主要振荡抑制手段时的参数设计方法。分析多风场谐波耦合特性对电力系统稳定性的影响。