聯(lián)接弱交流系統(tǒng)的VSC換流器控制方法研究.pdf

1、以全控型器件為基礎(chǔ)的電壓源型高壓直流輸電(Voltage Source Converter-HVDC，VSC-HVDC)由于其技術(shù)優(yōu)勢(shì)已廣泛應(yīng)用于直流輸電領(lǐng)域，隨著新能源接入與VSC-HVDC輸送容量的不斷增加，VSC-HVDC與弱交流系統(tǒng)互聯(lián)的場(chǎng)景已出現(xiàn)，關(guān)于其系統(tǒng)特性的分析也已成為研究熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于弱系統(tǒng)條件下VSC-HVDC系統(tǒng)的研究聚焦在系統(tǒng)各個(gè)控制環(huán)節(jié)的影響和控制器優(yōu)化方面，針對(duì)適用于該場(chǎng)景下控制方法的選取，以及考慮頻

2、率特性的交流側(cè)電網(wǎng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究涉及較少。本文重點(diǎn)研究聯(lián)接弱交流電網(wǎng)的VSC-HVDC中控制器特性對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，針對(duì)交流側(cè)為電壓源的情況，基于小信號(hào)建模，分析了不同控制方法對(duì)系統(tǒng)小信號(hào)穩(wěn)定性的影響，研究了不同控制器的適用性。同時(shí)考慮交流系統(tǒng)的頻率特性，采用同步發(fā)電機(jī)模擬含慣量的交流系統(tǒng)，采用特征根分析法，研究了發(fā)電機(jī)系統(tǒng)參數(shù)和VSC控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)小信號(hào)穩(wěn)定性的影響，并結(jié)合PSCAD/EMTDC中相應(yīng)的電磁暫態(tài)模型進(jìn)行驗(yàn)證

3、。
　　首先，調(diào)研了弱交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)特性的研究現(xiàn)狀，從控制器特性方面和控制器優(yōu)化方面等進(jìn)行綜述;
　　其次，建立聯(lián)接弱交流電網(wǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)的電磁暫態(tài)模型和小信號(hào)模型。在PSCAD/EMTDC中建立基于不同控制方法的VSC-HVDC整流側(cè)和逆變側(cè)系統(tǒng)模型，同時(shí)選取合適的狀態(tài)變量，在MATLAB中建立相應(yīng)的小信號(hào)模型，并通過(guò)有功功率微小的階躍模擬小擾動(dòng)，觀察相關(guān)物理量的變化，對(duì)比仿真結(jié)果驗(yàn)證小信號(hào)模型建

4、立的正確性;
　　再次，開(kāi)展交流側(cè)為電壓源時(shí)VSC-HVDC系統(tǒng)的無(wú)功類(lèi)控制器的適用性分析?；诮⒌亩鄠€(gè)小信號(hào)模型，得到相應(yīng)的特征矩陣，在同等無(wú)功功率水平下，分析采用不同控制方法時(shí)系統(tǒng)主導(dǎo)極點(diǎn)的變化，以及系統(tǒng)的臨界有功功率傳輸極限值差異，此外利用參與因子法分析影響主導(dǎo)極點(diǎn)的主要狀態(tài)變量，結(jié)論是:影響該系統(tǒng)小信號(hào)穩(wěn)定性的主要狀態(tài)變量為公共母線聯(lián)接點(diǎn)的交流電壓，定交流電壓控制較定無(wú)功功率控制更適用于聯(lián)接弱交流電網(wǎng)的VSC-HVDC，

5、此時(shí)系統(tǒng)將達(dá)到更高的有功功率傳輸極限;
　　最后，考慮交流系統(tǒng)的頻率特性，采用同步發(fā)電機(jī)模擬慣量，開(kāi)展關(guān)于聯(lián)接含慣量交流電網(wǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)小信號(hào)模型建立和特征值分析。在PSCAD中建立VSC-HVDC系統(tǒng)的電磁暫態(tài)模型，同時(shí)在MATLAB中建立相應(yīng)的26階小信號(hào)模型，利用特征值分析法分析了相關(guān)參數(shù)變化系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，并利用電磁暫態(tài)模型進(jìn)行仿真對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)論是:系統(tǒng)小信號(hào)穩(wěn)定性隨著系統(tǒng)線路阻抗角減小或短路比降低而減弱;當(dāng)慣