AC-AC型智能軟開關拓撲結構及控制策略研究
發(fā)布時間：2021-07-10 00:48
為應對溫室效應,實現(xiàn)低碳的能源生產,世界各國正加大對可再生能源的開發(fā)和利用。其中以風電、光伏為代表的分布式電源（distributed generations,DGs）在配電系統(tǒng)中的滲透率正逐漸提升,有利于降低以火電為主的傳統(tǒng)發(fā)電占比,是建立綠色能源系統(tǒng)的重要一環(huán)。然而,DGs帶來的配網饋線潮流方向不一致及電壓分布不均等問題愈發(fā)嚴重,對配電網安全運行以及供電可靠性提出了巨大的挑戰(zhàn)。配電網的柔性互聯(lián)是應對上述問題的重要手段,將傳統(tǒng)輻射狀網絡由互聯(lián)裝備組成柔性配電環(huán)網,對潮流和負荷智能調配,保證了配電系統(tǒng)的優(yōu)質供電,可提高DGs在配電系統(tǒng)中的滲透率。首先,分析了由潮流雙向流動等問題對配電系統(tǒng)帶來的危害,對比了現(xiàn)階段較為成熟的柔性互聯(lián)關鍵裝備,針對其不足提出了一種新型基于直接式AC-AC變換的智能軟開關（AC-AC type soft open point,AC-SOP）。AC-SOP通過多繞組變壓器將單極性AC-AC變換器與雙極性AC-AC變換器級聯(lián),可在四象限內獨立控制輸出電壓的幅值及相位,而無需直流儲能單元或直流環(huán)節(jié),并詳細分析了其拓撲的構成、電壓調控原理。其次,通過對AC-SOP互聯(lián)...
【文章來源】：東北電力大學吉林省
【文章頁數】：61 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１中，由ＤＣ－ｌｉｎｋ連接的兩組電壓源型變換器（ｖｏｌｔａｇｅ?ｓｏｕｒｃｅ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＶＳＣ）通過??
?東北電力大學工程碩士論文????丄?巧?ａ?！丄丄丨?ａ?ａ?丄??圖１－２?ＢＴＢ－ＳＯＰ等效電路圖??如圖１－２所示，ＢＴＢ中兩級ＶＳＣ可用受控電壓源＾＾與匕］表示，通過控制端口電壓??ｆａ，互聯(lián)饋線間傳輸的有功和無功潮流分別為：??ｒ＞?＾Ｆｉ＾ｃｉ?（＾！?ｃｏｓｅ？，?＋Ｘｔ?ｓｉｎ＾）－＾，Ｆｃ２，??１?￣?《Ｘ??ｎ?＿?Ｆｆ，?４，（４?ｃｏｓ?４?＋?／？，?ｓｉｎ?４）?—?＾＾?，，?＾??其中，３為互聯(lián)饋線之間的功角差，若忽略裝備的有功損耗，通過控制端口電壓匕２，??使ＢＴＢ變換器滿足其有功約束條件：??Ｐ｝?＝?Ｐ２?（１－３）??通過以上推導可知，ＢＴＢ－ＳＯＰ通過控制輸出電壓的幅值和相位，可實現(xiàn)對于互聯(lián)饋線??間傳輸的有功功率和無功功率的控制。此外，在系統(tǒng)故障情況下，可通過控制變換器實現(xiàn)??對于短路電流的抑制，并保證對負荷的不間斷供電［４Ｑ］。由于ＤＣ－ｌｉｎｋ的存在，該ＳＯＰ能夠??實現(xiàn)交流系統(tǒng)的異步互聯(lián)，然而這種優(yōu)勢在對異步互聯(lián)需求較低的配電網中并不明顯［５２］。??此外，ＢＴＢ－ＳＯＰ采用ＡＣ－ＤＣ－ＡＣ的兩級功率變換，直流環(huán)節(jié)使變換器在運行時需要滿足??其自身有功約束，增加了變換器的控制的復雜度。隨著變換器裝備容量的增加，其直流側??的保護難度也隨之增加。??ＢＴＢ－ＳＯＰ可通過構建公共直流母線擴展系統(tǒng)，相比于其他ＳＯＰ裝備，實現(xiàn)了更大??范圍內饋線間靈活的功率交換。然而，構建直流母線對多回饋線的空間分布，饋線長度等??要求較為苛刻，且直流母線的保護、建造成本也是不可忽視的因素。因此，多回饋線??ＢＴＢ－ＳＯＰ的研宄多處于理論研究和仿真算例驗證層面，在饋
?第１章緒?論???＠?ＤＧ??�。荆迹悖�?３??—｜－＾ｗｖ?Ｊ－?－Ｉ?Ｌｑ＾￣??饋線ｎ?ｎ??圖１－３基于ＵＰＦＣ－ＳＯＰ互聯(lián)的系統(tǒng)??ＵＰＦＣ將由ＤＣ－ｌｉｎｋ連接的兩級ＶＳＣ分別通過工頻變壓器串、并聯(lián)至饋線，并聯(lián)ＶＳＣ??保證裝置功率平衡，通過控制串聯(lián)ＶＳＣ輸出電壓的幅值和相位，從而控制互聯(lián)系統(tǒng)間的潮??流。下圖給出了?ＵＰＦＣ－ＳＯＰ的等效電路圖。??￣Ｉ?Ｉ￣ｒｒ＞ｒ＾［?＾Ｃ２／＾ｕ—＿＿｜?｜＿＿??人…風Ｈ?：?心必人．??＆?？?Ｈ?ｘＦ２??圖１－４?ＵＰＦＣ－ＳＯＰ等效電路圖??文獻［５３］闡明了?ＵＰＦＣ的基本結構并分析了其潮流控制的數學模型，如圖１－４所示，??受控電壓源端口匕２可等效串聯(lián)ＶＳＣ，通控制匕２的幅值和相位可實現(xiàn)互聯(lián)系統(tǒng)的有功和??無功潮流交互的解耦控制。而并聯(lián)ＶＳＣ可等效為受控電流源／ｃ，其作用是作為串聯(lián)部分??的有功源，保證變換器的有功平衡。文獻［５４］探討了?ＵＰＦＣ的潮流優(yōu)化方法以及運行的邊??界條件，相比ｆＢＴＢ－ＳＯＰ，ＵＰＦＣ的功率密度大，在小增加裝置容景的Ｍ時其運行范圍較??大。然而，ＵＰＦＣ的性能受其安裝位置，網架結構影響人［４（）］。ＵＰＦＣ互聯(lián)饋線間無電氣隔??離。當饋線發(fā)生故障時，有ｎ丨能影響其他饋線，甚塋使故障擴散至整個互聯(lián)系統(tǒng)，為此，??文獻［５５］研究／ＵＰＦＣ故障電流抑制策略，似導致了?ＵＰＦＣ的整休控制Ｍ雜，此外，ＵＰＦＣ??投資成本較高，因此更適用于輸電網的互聯(lián)，而非配電網。??１．３．３靜止同步串聯(lián)補償器（ＳＳＳＣ）型??ＳＳＳＣ為？一種基于ＤＣ－ＡＣ電壓源型逆變器（ｖｏｌｔａｇｅ?ｓｏｕｒｃｅ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ，?ＶＳＩ）的
本文編號：3274837
【文章來源】：東北電力大學吉林省
【文章頁數】：61 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１中，由ＤＣ－ｌｉｎｋ連接的兩組電壓源型變換器（ｖｏｌｔａｇｅ?ｓｏｕｒｃｅ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，?ＶＳＣ）通過??
?東北電力大學工程碩士論文????丄?巧?ａ?！丄丄丨?ａ?ａ?丄??圖１－２?ＢＴＢ－ＳＯＰ等效電路圖??如圖１－２所示，ＢＴＢ中兩級ＶＳＣ可用受控電壓源＾＾與匕］表示，通過控制端口電壓??ｆａ，互聯(lián)饋線間傳輸的有功和無功潮流分別為：??ｒ＞?＾Ｆｉ＾ｃｉ?（＾！?ｃｏｓｅ？，?＋Ｘｔ?ｓｉｎ＾）－＾，Ｆｃ２，??１?￣?《Ｘ??ｎ?＿?Ｆｆ，?４，（４?ｃｏｓ?４?＋?／？，?ｓｉｎ?４）?—?＾＾?，，?＾??其中，３為互聯(lián)饋線之間的功角差，若忽略裝備的有功損耗，通過控制端口電壓匕２，??使ＢＴＢ變換器滿足其有功約束條件：??Ｐ｝?＝?Ｐ２?（１－３）??通過以上推導可知，ＢＴＢ－ＳＯＰ通過控制輸出電壓的幅值和相位，可實現(xiàn)對于互聯(lián)饋線??間傳輸的有功功率和無功功率的控制。此外，在系統(tǒng)故障情況下，可通過控制變換器實現(xiàn)??對于短路電流的抑制，并保證對負荷的不間斷供電［４Ｑ］。由于ＤＣ－ｌｉｎｋ的存在，該ＳＯＰ能夠??實現(xiàn)交流系統(tǒng)的異步互聯(lián)，然而這種優(yōu)勢在對異步互聯(lián)需求較低的配電網中并不明顯［５２］。??此外，ＢＴＢ－ＳＯＰ采用ＡＣ－ＤＣ－ＡＣ的兩級功率變換，直流環(huán)節(jié)使變換器在運行時需要滿足??其自身有功約束，增加了變換器的控制的復雜度。隨著變換器裝備容量的增加，其直流側??的保護難度也隨之增加。??ＢＴＢ－ＳＯＰ可通過構建公共直流母線擴展系統(tǒng)，相比于其他ＳＯＰ裝備，實現(xiàn)了更大??范圍內饋線間靈活的功率交換。然而，構建直流母線對多回饋線的空間分布，饋線長度等??要求較為苛刻，且直流母線的保護、建造成本也是不可忽視的因素。因此，多回饋線??ＢＴＢ－ＳＯＰ的研宄多處于理論研究和仿真算例驗證層面，在饋
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