為了服務我國經濟社會的高速發(fā)展,同時充分利用我國中西部地區(qū)的煤炭、水利、風、光等一次能源,我國電網經歷了數十年的高速發(fā)展,已經形成了中西部能源中心集中,中東部負荷中心集中,西電東送,南北互聯(lián),交直流系統(tǒng)并列運行的基本網架結構。針對我國交直流系統(tǒng)以及風電的發(fā)展,為了為交直流系統(tǒng)動態(tài)過程分析提供新的建模與仿真方法,并為高壓直流系統(tǒng)(High Voltage Direct Current System,HVDC system)緊急功率支援和高壓直流系統(tǒng)跟隨風電功率波動的運行方式提供合理的控制策略,本論文重點研究了能反應高壓直流系統(tǒng)換流器諧波特性的高壓直流系統(tǒng)動態(tài)相量建模、反應交流系統(tǒng)不對稱故障狀態(tài)下直流系統(tǒng)動態(tài)特性的高壓直流系統(tǒng)三相動態(tài)相量建模、含電力電子裝置的電力系統(tǒng)和交直流系統(tǒng)電磁-動態(tài)相量混合仿真方法以及基于自適應動態(tài)面控制的直流系統(tǒng)緊急功率支援控制策略和基于定功率控制的直流系統(tǒng)跟隨風電功率波動控制策略,其主要內容如下:(1)根據動態(tài)相量理論,提出了一種反映直流系統(tǒng)換流器諧波特性的直流系統(tǒng)動態(tài)相量模型,該模型包括完整的直流系統(tǒng)換流器動態(tài)相量模型,直流線路動態(tài)相量模型以及控制器模型;并分析了直流系統(tǒng)動態(tài)相量模型的仿真過程;仿真對比分析表明,所提動態(tài)相量模型能在使用代數模型形式的換流器動態(tài)相量模型及較大仿真步長的情況下反應直流系統(tǒng)的動態(tài)特性,尤其是直流系統(tǒng)換流器對交流系統(tǒng)的諧波特性。完善了直流系統(tǒng)動態(tài)相量模型。(2)為擴展直流系統(tǒng)動態(tài)相量模型的適用性,建立了適應交流系統(tǒng)不對稱狀態(tài)的直流系統(tǒng)三相動態(tài)相量模型,該模型包括完整的直流系統(tǒng)換流器動態(tài)相量模型,直流線路動態(tài)相量模型以及控制器模型;并分析了該動態(tài)相量模型的仿真過程;仿真對比分析表明,所提動態(tài)相量模型能在使用代數模型形式的換流器三相動態(tài)相量模型以及較大仿真步長的情況下,反應交流系統(tǒng)不對稱故障時,直流系統(tǒng)的動態(tài)特性。擴展了直流系統(tǒng)動態(tài)相量模型的在交流系統(tǒng)不對稱狀態(tài)下的應用。(3)為充分發(fā)揮電磁暫態(tài)建模仿真方法和動態(tài)相量建模仿真方法各自在建立交流系統(tǒng)模型和電力電子裝置模型的優(yōu)勢,提出了含電力電子裝置的電力系統(tǒng)中,電力電子裝置使用動態(tài)相量模型,交流系統(tǒng)使用電磁暫態(tài)模型的電磁-動態(tài)相量混合仿真,分析了混合仿真中模型區(qū)域劃分及相互等效方法,并以交直流系統(tǒng)為例分析了電磁-動態(tài)相量混合仿真的具體流程;使用所提反映直流系統(tǒng)換流器諧波特性的直流系統(tǒng)動態(tài)相量模型實現了交直流系統(tǒng)的混合仿真。對比分析,所提混合仿真方法能在使用比電磁暫態(tài)模型簡單的動態(tài)相量模型以及較大仿真步長的情況下,反應交直流系統(tǒng)的動態(tài)特性。為含電力電子裝置的電力系統(tǒng)提供了新混合仿真方法。(4)提出了一種基于自適應動態(tài)面控制的直流系統(tǒng)廣域緊急功率支援控制策略,該策略根據廣域測量系統(tǒng)(Wide Area Measurement System,WAMS)測量的交直流系統(tǒng)全局信息,利用交直流系統(tǒng)慣量中心(Center of Inertia,COI)等值模型,使用動態(tài)面控制策略和自適應控制理論進行設計,能處理系統(tǒng)未知建模誤差和外界干擾的,使用李亞普諾夫函數法理論證明了所提控制策略下交直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對所提控制策略進行了仿真分析,時域仿真分析結果表明,該直流系統(tǒng)緊急功率支援控制策略對系統(tǒng)不同運行方式和不同故障有較好的自適應性和魯棒性,對信號時滯具有較好的魯棒性;同時其效果優(yōu)于傳統(tǒng)的零極點配置方法及反步法設計的直流系統(tǒng)附加控制策略。(5)研究了在“風火打捆”經直流外送系統(tǒng)中,將調峰調頻能力較弱的送端地區(qū)因風電風功率引起的功率波動轉移到調峰調頻能力強的受端地區(qū)的,基于定功率控制策略的直流系統(tǒng)跟隨風電功率波動的控制技術;同時,研究了直流系統(tǒng)輸送功率隨風電功率波動時,減少直流系統(tǒng)常規(guī)無功補償裝置頻繁動作的利用SVC替代常規(guī)無功補償裝置的方案以及SVC和常規(guī)無功補償裝置的協(xié)調控制策略。對所提控制策略進行了仿真分析,仿真結果表明,所提控制策略是可行和有效的。
【學位單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TM721.1
【部分圖文】：

圖 2–1 x( )的時變傅立葉分解Fig. 2–1Time-varing fourier expansion of x( )態(tài)相量的定義可知，動態(tài)相量可以分別從時域和頻域兩，當“滑動窗”選定后，將原始時域信號在“滑動窗”內進行傅立葉級數即為各階動態(tài)相量，可利用各階動態(tài)相量還，原始信號中包含不同頻率成分時，動態(tài)相量理論可將和高次諧波信號組合的形式，各次動態(tài)相量分別為各次相量基本特性相量的概念，可以推導出以下動態(tài)相量的 5 個主要特理論建模仿真的基礎。特性頻率相同的時域信號 x(t)、y(t)和 z(t)滿足
【參考文獻】

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本文編號：2875803