電網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性以及可控性提出更高的要求。基于模塊化多電平(MMC)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)作為電力系統(tǒng)中最有潛力的電力電子裝置,多適用于高壓大功率的場(chǎng)合,其強(qiáng)大的功能對(duì)提高電網(wǎng)的傳輸能力和暫態(tài)穩(wěn)定性、增強(qiáng)系統(tǒng)的可控性以及優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行具有重要意義。本文在基于背靠背VSC-HVDC并網(wǎng)裝置的基礎(chǔ)上,結(jié)合MMC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理,提出一種將MMC結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)裝置轉(zhuǎn)化為MMC-UPFC的實(shí)現(xiàn)方法。在并網(wǎng)裝置完成同期并網(wǎng)操作后,將斷路器的狀態(tài)作為特征信號(hào)閉鎖并聯(lián)側(cè)和串聯(lián)側(cè)的換流器,通過(guò)相關(guān)電氣設(shè)備的操作實(shí)現(xiàn)UPFC裝置的轉(zhuǎn)換,使同一裝置在不同控制模式下實(shí)現(xiàn)不同功能,提高了裝置的利用率。在PSCAD/EMTDC仿真軟件中驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。在分析MMC-UPFC數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,運(yùn)用線性自抗擾技術(shù),將電流內(nèi)環(huán)的耦合項(xiàng)作為內(nèi)部擾動(dòng),與外部擾動(dòng)一起進(jìn)行狀態(tài)觀測(cè)并補(bǔ)償,設(shè)計(jì)了二階線性自抗擾的電流內(nèi)環(huán)控制器,提出基于線性自抗擾的MMC-UPFC控制策略。在PSCAD/EMTDC仿真軟件中搭建了13電平的MMC-UPFC模型,對(duì)含MMC-UPFC的系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明MMC-UPFC可以有效調(diào)節(jié)線路潮流。通過(guò)對(duì)潮流調(diào)節(jié)過(guò)程內(nèi)環(huán)電流的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的變化波形的分析,得出線性自抗擾控制的MMC-UPFC具有響應(yīng)速度快、輸出無(wú)超調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)單相接地和三相短路故障的系統(tǒng)電壓電流波形進(jìn)行分析,得出線性自抗擾控制的MMC-UPFC具有抑制電壓跌落的功能,使系統(tǒng)在故障切除后可以快速恢復(fù)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM721.1
【部分圖文】：

背 VSC-HVDC 并網(wǎng)裝置主要用于故障后實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的快速恢復(fù)，文獻(xiàn)【3VDC 裝置結(jié)合功率傳遞的原理實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)間的同期并列進(jìn)行了詳細(xì)地分析多電平換流器在電壓等級(jí)高、有功功率傳輸容量大的場(chǎng)合等方面的應(yīng)用塊化多電平技術(shù)(MMC)繼承了傳統(tǒng)級(jí)聯(lián)式拓?fù)湓谄骷䲠?shù)量、模塊化結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、易于實(shí)現(xiàn)、控制簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)損耗低等優(yōu)點(diǎn)逐漸成壓電壓型換流器中最有潛力的是 MMC 結(jié)構(gòu)的換流器，它多適應(yīng)高壓合。本章節(jié)主要是在課題組研究的基礎(chǔ)上，分析 MMC 的工作原理并建立靠背 VSC-HVDC 并網(wǎng)裝置。 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中兩個(gè)橋臂電感的連接點(diǎn)為交流輸出端（V 點(diǎn)），且每個(gè)橋臂橋臂電感組成，具體如圖 2-1 所示。V 點(diǎn)的相電流是vji ，相電壓vju （j=臂，橋臂電流為pji ；相對(duì)應(yīng)的 N 表示下橋臂，橋臂電流為nji （j=a,b,c）；臂等效損耗和串聯(lián)電抗。直流電壓為 2dc U/。

圖 2-2 MMC 子模塊的結(jié)構(gòu)圖Fig.2-2 Structure Diagram of the MMC Sub-module半橋子模塊以其控制簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，使其在工程中被大量應(yīng)用。分析半橋子模塊可知，子模塊有 3 種工作狀態(tài)，6 個(gè)工作模式，每個(gè)工作模式下的開(kāi)關(guān)的狀態(tài)不同且電流的方向也不同，具體的情況見(jiàn)表 2-1。表 2-1 子模塊的三種工作狀態(tài)Tab.2-1 Three Working States of the Sub-module狀態(tài) 閉鎖狀態(tài) 投入狀態(tài) 切除狀態(tài)模式

2 基于 MMC 結(jié)構(gòu)的背靠背 VSC-HVDC 并網(wǎng)裝置Main : Graphs0.730 0.740 0.750 0.760 0.770 0.780 -0.40-0.200.000.200.400.600.801.001.201.40y下橋臂 上橋臂圖 2-3 CPS-SPWM 的原理示意圖Fig.2-3 Schematic Diagram of CPS-SPWM制技術(shù)的基本原理是要確保每相投入的模塊總數(shù)是恒定的。階梯改變，合理的安排上、下臂子模塊的個(gè)數(shù)，用交流側(cè)輸出的多電波。模塊數(shù)越多，輸出的電平數(shù)越高，輸出的電壓波形的畸變率意圖如圖 2-4 所示。
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本文編號(hào)：2893544