【摘要】：隨著人類(lèi)社會(huì)和科技的發(fā)展,傳統(tǒng)的化石能源難以滿足未來(lái)繼續(xù)發(fā)展的需求,人們逐漸把目光放在太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源的開(kāi)發(fā)與利用上。在我國(guó),“三北”地區(qū)有著極為豐富的風(fēng)力資源,但是當(dāng)?shù)刎?fù)荷無(wú)法消耗這些能源,而如長(zhǎng)三角地區(qū)等經(jīng)濟(jì)中心急需能源供給,所以電能大規(guī)模的轉(zhuǎn)移與調(diào)配在我國(guó)至關(guān)重要。高壓直流輸電系統(tǒng)由于其低功率損耗的優(yōu)勢(shì)成為我國(guó)能源調(diào)配的主要形式。采用晶閘管的線換相型高壓直流輸電系統(tǒng)(LCC-HVDC)系統(tǒng)憑借良好的可靠性在國(guó)內(nèi)外廣泛用于高壓和特高壓直流輸電工程中。在HVDC系統(tǒng)中,由外界輸入功率的一端為送端,為負(fù)荷提供功率的一端為受端。一般情況下,送端可以正常并入交流電網(wǎng),但隨著大規(guī)模新能源發(fā)電基地并入交流電網(wǎng),等效電網(wǎng)阻抗增大,電網(wǎng)強(qiáng)度減弱,HVDC系統(tǒng)極有可能出現(xiàn)諧波不穩(wěn)定等一系列問(wèn)題,甚至影響新能源發(fā)電基地的運(yùn)行。一般的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型只能分析穩(wěn)態(tài)情況下的HVDC系統(tǒng)小信號(hào)擾動(dòng),無(wú)法找到HVDC系統(tǒng)與電網(wǎng)阻抗?jié)撛诘闹C振點(diǎn)。然而,阻抗模型物理概念清晰,常于用于頻率分析,借助控制理論的穩(wěn)定性判據(jù)能夠找到并網(wǎng)系統(tǒng)的諧振點(diǎn)。因此,有必要從阻抗分析的角度研究并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而且在HVDC系統(tǒng)發(fā)生換相失敗時(shí),系統(tǒng)等效阻抗的變化有可能使得原本穩(wěn)定的系統(tǒng)失穩(wěn)。針對(duì)這些問(wèn)題,本文做了以下研究:1)HVDC系統(tǒng)功能和控制方式的設(shè)計(jì)會(huì)顯著影響系統(tǒng)阻抗的變化。本文首先分析了LCC-HVDC系統(tǒng)的控制方式的異同與相互配合。之后選取送端采用定電流和最小觸發(fā)角控制而受端采用定電壓的控制策略,并得到整個(gè)系統(tǒng)的外特性曲線方程,用于建立阻抗模型。2)世界上所有投入運(yùn)行的LCC-HVDC系統(tǒng)絕大多數(shù)均以6脈動(dòng)換流器為最基本單元。為了分析HVDC系統(tǒng)送端并網(wǎng)穩(wěn)定性,本文首先根據(jù)開(kāi)關(guān)函數(shù)理論和調(diào)制理論建立了理想的6脈動(dòng)整流器的輸入阻抗模型,并進(jìn)一步根據(jù)之前選擇的控制方式對(duì)阻抗模型進(jìn)行修正,得到最終的HVDC系統(tǒng)送端的輸入阻抗模型。3)在得到HVDC系統(tǒng)送端輸入阻抗模型之后,本文利用基于阻抗比的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)進(jìn)行了HVDC系統(tǒng)送端并網(wǎng)穩(wěn)定性研究。通過(guò)使用該分析方法,可以準(zhǔn)確有效的找出不同的送端控制參數(shù)產(chǎn)生的諧振頻率,在設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)可以避免產(chǎn)生諧振頻率點(diǎn),保持并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。4)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)發(fā)生短路接地故障會(huì)分別使交流電壓下降和直流電流上升,均有可能引起逆變器換相失敗。本文分析了發(fā)生單次換相失敗過(guò)程中直流系統(tǒng)等效阻抗的變化,該阻抗的變動(dòng)會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致HVDC系統(tǒng)送端輸入阻抗發(fā)生變化,有可能會(huì)與電網(wǎng)阻抗產(chǎn)生新的諧振點(diǎn)。5)所有的模型、控制方式和分析方法都經(jīng)過(guò)了仿真驗(yàn)證。
【圖文】：

圖 1-1 2007-2017 中國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量所有投入利用的可再生能源中，風(fēng)能發(fā)電在中國(guó)廣泛被使用。風(fēng)能的轉(zhuǎn)換，具有儲(chǔ)量大、分布范圍廣和清潔可再生等明顯優(yōu)勢(shì)，生能源。圖1-1為全球風(fēng)能理事會(huì)發(fā)布的至2017年為止，中國(guó)風(fēng)力數(shù)據(jù)[2]。根據(jù)IEA 2017年的世界能源展望，中國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)容量[3]。

[3]。根據(jù)國(guó)家十三五規(guī)劃，如圖1-2所示，2020年我國(guó)風(fēng)電/光伏裝機(jī)容量將達(dá)到3.2億千瓦，其中2億千瓦位于“三北”（東北、華北、西北）地區(qū)，，本地負(fù)荷無(wú)法消耗掉如此大量的電能，而華東、華南地區(qū)急需電能以滿足自身的高負(fù)荷。為實(shí)現(xiàn)能源的經(jīng)濟(jì)合理調(diào)配，遠(yuǎn)距離跨區(qū)域電能輸送至關(guān)重要。高壓直流輸電因其技術(shù)上的優(yōu)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM721.1;TM712

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10 孫萬(wàn)s

本文編號(hào)：2588504