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目前,高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)输电技术在世界范围内正处于高速发展时期。我国南方电网和华东电网已经形成交直流混联的大规模电力系统。伴随着能源紧缺、环境问题和可再生资源的持续开发,HVDC输电应用将更为广泛,将进一步促使我国发展形成世界上结构最为复杂的交直流混合电网。基于电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)和脉宽调制技术的电压源换流器型高压直流(Voltage Source Converter based HVDC,VSC-HVDC)输电技术是当今世界电力电子技术应用领域的制高点,能有效提高电能质量并确保电网安全稳定运行,是智能电网发展中具有代表性的关键技术之一,开展关于VSC-HVDC的相关研究具有重要意义。为此,针对当前的VSC-HVDC整数阶模型本质上可能不符合电感和电容是分数阶的问题,本文尝试引入分数阶微积分建模思路对VSC-HVDC的精确建模开展研究,主要内容如下:(1)首先,概述了VSC-HVDC输电系统的概况,对其当前的建模研究进行了综述;系统分析了分数阶微积分目前在有源电力滤波器、风力发电机、变压器绕组模型等建模方面的研究现状,尤其是在电力电子变换器方面的建模研究;接着,给出了工程上常用的几种分数阶微积分的定义形式,并讨论了关于分数阶微积分的几何意义和物理意义的若干解释。(2)以变换器中的分数阶电容建模为例,基于波特图频域方法,设计并实现了基于链式、混合和树状和先并再串等多种拓扑的分数阶电容等效电路模型,并以经典的PWM整流器、SPWM逆变器以及Boost变换器为研究对象,从多个方面对比分析了整数阶模型和分数阶模型的仿真结果,指出了分数阶微积分在不同变换器对象下建模的优势和不足。在不同分数阶阶次和分数阶电容结构情况下,通过分析直流分量、交流分量、纹波电压、谐波含量以及动态响应时间等参数的变化规律,得出效果较好的分数阶电容结构及阶次;相关仿真结果验证了分数阶建模在变换器中应用的必要性和有效性,对后续分数阶微积分在VSC-HVDC建模领域的进一步应用奠定了初步的理论基础。(3)基于VSC-HVDC的机理分析和控制系统设计,搭建了整数阶的VSC-HVDC系统模型;接着,基于已得出的在变换器建模方面效果较好的分数阶电容结构及阶次,采用波特图频域算法和阻容分抗电路模型等效分数阶电容,搭建了VSC-HVDC的分数阶Matlab/Simulink仿真模型;进而,从站1以及站2的有功、无功以及直流侧电压和电流等方面的仿真波形分析,对比讨论了整数阶与分数阶模型的异同,分析了分数阶微积分用于VSC-HVDC建模的优势所在,并得出了一些有意义的结论;最后,提出一种新的改进混合型分数阶电容拓扑,并验证其用于VSC-HVDC系统模型的适用性和有效性。