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基于复合冷却的换流阀冷却系统温度控制策略研究及应用
摘要：
换流阀是直流输电的关键设备之一。随着换流阀运行电压等级的不断提高和输电功率的迅速增长，换流阀的工作状态越来越严峻，因而换流阀的保护与维护显得尤为重要。其中，换流阀的温度对其安全运行和寿命具有重要影响，同时也是某些故障的预兆之一。本文以基于复合冷却的换流阀冷却系统为研究对象，针对换流阀的温度问题，探讨了换流阀温度控制的策略与应用。
关键词：复合冷却、换流阀、温度控制、策略、应用
一、简介
换流阀是直流输电的核心设备，其具有高电压、大电流、高功率密度等特点。随着直流输电技术的不断发展，换流阀电压等级的提高和输电功率的增长使得换流阀的工作状态越来越严峻，从而给换流阀的保护和维护带来了更高的要求。换流阀中的功率管和电容器等元器件因受到高电压和大电流的作用，容易产生大量的热量，从而导致换流阀的工作温度不断升高。如果换流阀的温度过高，将会严重影响其安全运行和使用寿命。因此，对于换流阀温度的控制，是保障换流阀安全运行的一个必要手段。
二、冷却系统的基本原理
在直流输电中，换流阀冷却系统的设计与实施，是进行直流输电的重要保证。换流阀的冷却系统主要包括空气冷却、水冷却和复合冷却等多种形式。其中，空气冷却相对简单，但效果不佳，对电子元器件散热不利；水冷却采用冷水对功率管等散热件进行冷却，是目前使用最广泛的换流阀冷却方式之一；而复合冷却则是对象冷却效果要求更高的情况下，采用空气冷却和水冷却相结合的方法，以提高换流阀的散热效率。
三、温度控制策略
针对基于复合冷却的换流阀冷却系统，温度控制策略是保障换流阀安全运行的重要手段之一。为此，本文提出一种基于改进PID控制和模糊控制相结合的换流阀温度控制策略，以提高换流阀冷却系统的稳定性和控制精度。
改进PID控制
在系统的初始设计过程中，PID控制被广泛采用，但随着研究的深入，发现传统PID控制存在调整困难的问题，需要更多的经验和时间去优化控制参数。为了解决该问题，本文在PID控制的基础上，引入了惯性环节和微分滤波环节，形成了改进PID控制。该控制可以更好地提高调节精度和控制速度。
模糊控制
在基于复合冷却的换流阀冷却系统控制中，随着控制参数的增加，传统的PID控制很难满足系统的需求。为此，采用基于模糊控制的方法，可以把控制参数与判断依据相匹配，增加控制的灵活性和精度。模糊控制实际上是一种基于经验的控制方法，可更好把握控制系统的行为规律。
综合控制
本文提出的控制策略既融合了改进PID控制的优势，也采用了模糊控制的一些实用技术，从而实现系统的高效、稳定和准确控制。当系统出现异常时，可以利用模糊控制的柔性处理，通过调整控制参数实现对换流阀冷却系统的综合控制。
四、应用实例
为了验证本文提出的基于改进PID和模糊控制的策略，我们进行了实验测试，并以换流阀温度控制为主要指标进行实验。实验结果表明，本文的策略具有较高的控制精度和控制速度，并且实现了较好的稳定性和适应性。
五、总结
本文以基于复合冷却的换流阀冷却系统为研究对象，提出了基于改进PID和模糊控制相结合的控制策略。该策略在提高系统控制精度、结合控制灵活性和处理复杂系统的决策过程方面具有较好的应用前景。未来可进一步结合其它先进的控制算法与策略，为换流阀冷却系统的控制清晰提供更多的思路和方法。