【摘要】：多端柔性直流輸電技術(shù)相比于傳統(tǒng)的點到點直流輸電技術(shù)具有很高的可靠性,冗余性以及靈活性等優(yōu)點,在聯(lián)接海上風(fēng)電場及大功率遠距離輸電等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前,已有多個多端柔性直流輸電工程投入運行。然而,由于多端柔性直流輸電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,換流站數(shù)量較多,多端柔性直流輸電系統(tǒng)的控制一直是廣大研究者關(guān)注的重點之一。深入研究多端柔性直流輸電控制技術(shù),對推進多端柔性直流輸電技術(shù)的應(yīng)用,改善傳統(tǒng)的控制技術(shù)具有重要的意義。本文以多端柔性直流輸電控制系統(tǒng)為研究對象,從以下四個方面的關(guān)鍵技術(shù)來改善系統(tǒng)的控制性能:(1)阻尼直流側(cè)振蕩,改善多端柔性直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性;(2)優(yōu)化換流站之間的功率分配;(3)消除線路電阻對功率分配的影響,改進傳統(tǒng)下垂系數(shù)的設(shè)計方法;(4)考慮系統(tǒng)參數(shù)不確定性,提高換流站功率分配的準(zhǔn)確性。論文的具體內(nèi)容如下:針對多端柔性直流輸電系統(tǒng)直流線路中存在電感與直流電容之間振蕩隱患的問題,本文提出一種虛擬阻尼控制方法。在直流線路等效模型的基礎(chǔ)上,建立了多端柔性直流輸電系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)等效數(shù)學(xué)模型,研究了多端柔性直流輸電系統(tǒng)中振蕩機理及其抑制方法。本文從直流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的電感、電容等儲能元件出發(fā),分析直流網(wǎng)絡(luò)中電感、電容對系統(tǒng)直流電壓和功率振蕩的幅值和頻率的影響。理論分析表明,直流側(cè)儲能元件是引起系統(tǒng)動態(tài)振蕩的主要原因之一。為此,本文針對多端直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特殊性,提出一種虛擬阻尼振蕩抑制方法。該方法通過交直流側(cè)有功功率平衡原理,將直流阻尼信號等效到交流側(cè),直接疊加入內(nèi)環(huán)控制器的電流信號中對振蕩進行阻尼。該方法易于實施,且無需額外的器件,不產(chǎn)生額外的損耗。為了克服傳統(tǒng)下垂控制中,由于下垂系數(shù)恒定而導(dǎo)致?lián)Q流站之間功率分配不靈活的缺點,本文提出一種利用換流站功率裕度參與功率調(diào)節(jié)的自適應(yīng)下垂控制方法,提高功率靈活分配的性能。本文在傳統(tǒng)下垂控制的基礎(chǔ)上,根據(jù)直流電壓變化的方向,考慮各換流站自身的實時功率裕度,自適應(yīng)調(diào)節(jié)下垂系數(shù),且為了避免下垂系數(shù)切換頻繁,在電壓變量上引入滯環(huán)控制。并且,結(jié)合定直流電壓控制,提出一種通用的多端柔性直流輸電功率協(xié)調(diào)控制方法。該方法優(yōu)化了多端直流輸電系統(tǒng)中的功率分配性能,可以有效避免換流站因功率裕度不足而導(dǎo)致過載。該方法控制結(jié)構(gòu)簡單,無需加入額外的傳感器,且響應(yīng)速度快。為了補償直流線路電阻對功率分配的影響,本文提出一種優(yōu)化功率分配準(zhǔn)確性的下垂系數(shù)設(shè)計方法。在傳統(tǒng)下垂控制的基礎(chǔ)上,分析了線路電阻對功率分配所造成的影響。將基于電壓-功率下垂控制中的下垂系數(shù)等效到電壓-電流下垂控制中,同時考慮換流站之間因線路電阻對電流分配的影響,以及線路電阻在換流端電壓所引起的壓降,推導(dǎo)了功率分配比例與下垂系數(shù)以及線路電阻等之間的關(guān)系式,給出了下垂系數(shù)的設(shè)計方法。在設(shè)計下垂系數(shù)時,將線路電阻在換流站電流分配所引起的電流偏差和在直流端電壓所引起的壓降補償?shù)?從而實現(xiàn)換流站之間的功率準(zhǔn)確控制。在直流輸電系統(tǒng)中,線路電阻、電壓、電流等參數(shù)無法精確獲得。為此,本文針對系統(tǒng)參數(shù)不確定性所引起的功率分配不準(zhǔn)確問題,考慮直流輸電線路電阻由于受溫度、電流等影響的誤差,直流電壓、電流測量誤差對多端柔性直流輸電系統(tǒng)中采用下垂控制的換流站之間的功率分配的影響,在所提下垂系數(shù)設(shè)計控制方法的基礎(chǔ)上,提出一種功率調(diào)節(jié)控制方法。該方法實現(xiàn)簡單,可以消除因線路電阻變化、測量參數(shù)誤差等不確定因素所引起的功率分配誤差,實現(xiàn)各換流站之間按照任意比例的準(zhǔn)確控制。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM721.1

【參考文獻】

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本文編號：2694937