基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)研究.pdf

1、基于電壓源型換流器的高壓直流輸電(Voltage Sourced Converter based High Voltage Direct Current，VSC-HVDC)技術(shù)國(guó)內(nèi)稱(chēng)之為“柔性直流輸電”(HVDC-Fexible)技術(shù)。以可關(guān)斷器件和PWM技術(shù)為基礎(chǔ)的柔性直流輸電技術(shù)能夠很有效的解決新能源并網(wǎng)、遠(yuǎn)距離孤立負(fù)荷供電和異步電網(wǎng)互聯(lián)等問(wèn)題。與兩電平結(jié)構(gòu)相比，基于模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Conv

2、erter，MMC)的柔性直流輸電技術(shù)采用模塊化設(shè)計(jì)，非常易于拓展，開(kāi)關(guān)損耗較小，更適用于高壓直流輸電場(chǎng)合。本文以?xún)啥?MMC-HVDC系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)MMC-HVDC基本工作原理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)和相關(guān)控制策略等方面分別進(jìn)行了分析研究。
　　本文介紹了目前柔性直流輸電所采用的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分析了柔性直流輸電在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r以及發(fā)展前景，概述了MMC-HVDC控制策略研究現(xiàn)狀，主要包括調(diào)制策略，環(huán)流抑制策略，電壓平衡控制策略和不平

3、衡工況下控制策略。
　　分析了MMC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。分析了MMC-HVDC系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)和工作特性，分析并建立了MMC-HVDC系統(tǒng)的低頻動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。分析了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)中橋臂電抗器和子模塊電容選取的重要性，介紹了橋臂電抗器參數(shù)的基本選取方法。通過(guò)分析橋臂瞬時(shí)功率與橋臂子模塊電容電壓波動(dòng)之間的關(guān)系，提出了一種橋臂子模塊電容值的選取方法。
　　簡(jiǎn)要介紹了MMC-HVDC常用的載波移相調(diào)制策略和最近電平逼近調(diào)制策略。根

4、據(jù)推導(dǎo)出的子模塊電容電壓波動(dòng)分量表達(dá)式，結(jié)合最近電平調(diào)制策略，詳細(xì)說(shuō)明了橋臂環(huán)流產(chǎn)生的原因。并分別得到了交流系統(tǒng)正常工況下和故障工況下三相橋臂環(huán)流的分布情況。提出了一種橋臂二倍頻環(huán)流抑制策略，實(shí)現(xiàn)了橋臂環(huán)流二倍頻的有效抑制。最后，研究了MMC-HVDC橋臂上子模塊間的電壓平衡控制策略，在傳統(tǒng)的電壓平衡控制策略基礎(chǔ)上提出了一種優(yōu)化改進(jìn)的電容電壓平衡控制策略以實(shí)現(xiàn)子模塊電容電壓平衡控制的同時(shí)盡量降低功率器件開(kāi)關(guān)損耗。
　　提出了一種兩