高壓直流輸電控制策略與無功補償技術(shù)研究.pdf

1、在當今世界，隨著電力電子器件的高速發(fā)展，以IGBT作為換流器件的電壓源型換流器高壓直流輸電(VSC-HVDC)因其可以克服電網(wǎng)換流器高壓直流輸電(LCC-HVDC)自身的缺點，并且能夠獨立控制有功功率和無功功率，得到學(xué)術(shù)界與工業(yè)界廣泛的熱議與深入研究。在眾多VSC-HVDC輸電拓撲結(jié)構(gòu)中，模塊化多電平換流器高壓直流輸電(MMC-HVDC)因其具備開關(guān)頻率低、損耗小、擴展性強及無需交流濾波裝置等優(yōu)點，使其具有較好的發(fā)展前景。課題針對LCC

2、-HVDC、VSC-HVDC及MMC-HVDC的運行原理及不同工況下的控制方式做了系統(tǒng)研究，主要的內(nèi)容如下:
　　分析了LCC-HVDC的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，搭建其數(shù)學(xué)模型，并研究了系統(tǒng)整流側(cè)采用定直流電流控制，逆變側(cè)采用定直流電壓控制或定熄弧角控制的控制策略。在MATLAB平臺中搭建相應(yīng)的控制模型進行仿真，仿真結(jié)果:當系統(tǒng)穩(wěn)定運行時逆變側(cè)采用定熄弧角控制與采用定電壓控制相比，系統(tǒng)的功率因數(shù)大，消耗的無功功率少，但直流電壓穩(wěn)定性較

3、弱。
　　研究了VSC-HVDC的運行機理并搭建其數(shù)學(xué)模型。在MATLAB平臺中搭建了VSC的控制系統(tǒng)，包括內(nèi)環(huán)電流控制及外環(huán)功率控制，并對其進行仿真。仿真結(jié)果表明論文所搭建的VSC控制器能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)有功功率和無功功率獨立控制，并且響應(yīng)速度快，控制穩(wěn)定性高。
　　分析了MMC-HVDC的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，建立了數(shù)學(xué)模型。在研究了MMC最近電平逼近調(diào)制策略的基礎(chǔ)上在MATLAB平臺中搭建MMC-HVDC仿真模型及控制系統(tǒng)。仿

4、真結(jié)果表明論文所設(shè)計的控制器在系統(tǒng)潮流反轉(zhuǎn)后，能夠快速恢復(fù)穩(wěn)定，控制效果良好，很好地實現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨立控制。
　　為了抑制交流系統(tǒng)不平衡時VSC-HVDC產(chǎn)生的負序電流及有功功率二倍頻波動分量，在搭建交流系統(tǒng)三相不平衡情況下的VSC數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，提出了基于對稱分量分析的控制策略并在MATLAB平臺上進行模型搭建和故障仿真。仿真結(jié)果表明論文所搭建的控制模型可以根據(jù)系統(tǒng)的要求，有效地抑制負序電流及有功功率二倍頻波動分量

5、，使VSC-HVDC在交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障下仍能按要求穩(wěn)定運行。然后文章搭建了由LCC-HVDC、VSC-HVDC和MMC-HVDC組成的三端混合直流輸電模型，研究為了當VSC端交流側(cè)發(fā)生故障時系統(tǒng)仍能夠安全穩(wěn)定運行，系統(tǒng)相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制策略。在MATLAB平臺上根據(jù)該控制策略進行模型搭建和故障仿真，結(jié)果表明:論文提出的控制策略是正確有效性的，能夠?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)某一端發(fā)生故障后，系統(tǒng)按照指定的運行方式穩(wěn)定可靠地運行。
　　深入研究了H