本文關(guān)鍵詞：模塊化多電平在柔性直流輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用和研究

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【摘要】：模塊化多電平的柔性直流輸電技術(shù)為解決大型風(fēng)電場(chǎng)等可再生能源的并網(wǎng)瓶頸,為城市高壓電網(wǎng)的增容改造、電網(wǎng)互聯(lián)及孤島供電提供了新手段和技術(shù)方案,具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),是改變大電網(wǎng)發(fā)展格局的戰(zhàn)略選擇,已列入《國家能源科技”十二五”規(guī)劃》高性能輸變電關(guān)鍵設(shè)備,是需要重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)的重大技術(shù)裝備。本文介紹了模塊化多電平基本數(shù)學(xué)模型、調(diào)制方式,然后對(duì)柔性直流輸電中存在的直流故障和交流故障進(jìn)行研究,最后進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究。在對(duì)模塊化多電平數(shù)學(xué)模型和基本調(diào)制方法進(jìn)行介紹分析后,針對(duì)柔性直流輸電中直流側(cè)故障進(jìn)行具體細(xì)致的研究。首先,對(duì)柔性直流輸電中直流側(cè)故障進(jìn)行分類,故障的分類有助于更好地對(duì)直流側(cè)故障進(jìn)行研究。隨后,本文主要對(duì)直流側(cè)雙極短路故障進(jìn)行研究分析,分析雙極短路故障下子模塊的過電流問題,通過過電流分析能夠更好的對(duì)參數(shù)選擇,器件過流過壓能力進(jìn)行判斷。接著,本文在對(duì)已知的抑制直流側(cè)故障的方法進(jìn)行分析,分析已知方法的優(yōu)缺點(diǎn),并提出一種能夠?qū)崿F(xiàn)故障電流抑制的改進(jìn)型子模塊拓?fù)洹８鶕?jù)改進(jìn)型子模塊,分析其對(duì)直流側(cè)故障抑制能力,并對(duì)其模塊參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì),最后在Matlab/Simulink仿真平臺(tái)上進(jìn)行了驗(yàn)證。在對(duì)直流故障進(jìn)行研究之后,將注意力轉(zhuǎn)移到交流側(cè),分析交流側(cè)故障對(duì)模塊化多電平直流輸電系統(tǒng)可能存在的影響。首先分析三相交流故障類型,并做近似假設(shè),將換流器內(nèi)部參數(shù)不對(duì)稱、變壓器不對(duì)稱等故障都簡化假設(shè)為三相交流不對(duì)稱。隨后,對(duì)三相交流側(cè)不對(duì)稱故障下系統(tǒng)進(jìn)行建模分析,建立數(shù)學(xué)模型,并對(duì)功率進(jìn)行分析。在對(duì)三相交流側(cè)不對(duì)稱故障進(jìn)行抑制時(shí),需要采用有效的方法對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè),本文采用滑窗同步檢測(cè)方法,能夠?qū)崿F(xiàn)電壓跌落的實(shí)時(shí)檢測(cè)。在上述的基礎(chǔ)上,選擇控制目標(biāo)對(duì)不平衡系統(tǒng)進(jìn)行控制。當(dāng)為了保證交流側(cè)電流的對(duì)稱性,本文采用負(fù)序電流抑制方法,能夠?qū)崿F(xiàn)交流側(cè)負(fù)序電流的消除；當(dāng)為了實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓平衡時(shí),本文提出基于準(zhǔn)PR控制的雙變換策略,實(shí)現(xiàn)直流側(cè)二次諧波的消除,保持直流側(cè)電壓穩(wěn)定。最后,在在Matlab/Simulink環(huán)境下對(duì)上述方案進(jìn)行仿真驗(yàn)證,驗(yàn)證了控制策略的可行性。本文最后,搭建模塊化多電平整流電路試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)三相不平衡故障進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究：搭建模塊化多電平直流輸電實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)逆變并網(wǎng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,能夠成功對(duì)電網(wǎng)功率輸送。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果有著很好的契合性,驗(yàn)證了所提出的控制策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：模塊化多電平 直流側(cè)故障 交流側(cè)故障
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM721.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 柔性直流輸電發(fā)展背景10-11
• 1.1.1 晶閘管型傳統(tǒng)直流輸電10-11
• 1.1.2 電壓源換流器型直流輸電11
• 1.2 柔性直流輸電基本拓?fù)?/span>11-15
• 1.2.1 二極管鉗位式多電平換流器11-12
• 1.2.2 飛跨電容鉗位型多電平換流器12-13
• 1.2.3 級(jí)聯(lián)H橋式多電平換流器13-14
• 1.2.4 模塊化多電平換流器14-15
• 1.3 柔性直流輸電研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 柔性直流輸電工程15-16
• 1.3.2 模塊化多電平國外研究現(xiàn)狀16
• 1.3.3 模塊化多電平國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.4 模塊化多電平直流輸電的研究意義17
• 1.4 論文的主要工作17-20
• 第二章 模塊化多電平柔性直流輸電系統(tǒng)基礎(chǔ)20-36
• 2.1 模塊化多電平換流器基本工作原理20-25
• 2.1.1 MMC基本拓?fù)?/span>20-21
• 2.1.2 MMC子模塊基本工作模態(tài)21-22
• 2.1.3 MMC基本數(shù)學(xué)模型22-25
• 2.2 MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)25-27
• 2.2.1 MMC-HVDC基本結(jié)構(gòu)25
• 2.2.2 MMC-HVDC基本控制方法25-27
• 2.3 MMC基本調(diào)制策略27-32
• 2.3.1 載波移相調(diào)制28-29
• 2.3.2 最近電平逼近調(diào)制29-30
• 2.3.3 載波層疊調(diào)制30-32
• 2.4 仿真驗(yàn)證32-35
• 2.4.1 最近電平逼近調(diào)制33
• 2.4.2 載波移相調(diào)制33-34
• 2.4.3 載波層疊調(diào)制34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 MMC柔性直流輸電直流側(cè)故障36-52
• 3.1 柔性直流輸電直流故障類型36-38
• 3.1.1 單極斷線故障36
• 3.1.2 單極接地故障36-37
• 3.1.3 雙極短路故障37
• 3.1.4 直流母線過電壓37-38
• 3.2 MMC雙極短路故障38-41
• 3.2.1 MMC雙極短路故障機(jī)制38
• 3.2.2 雙極短路故障過電流模型38-41
• 3.3 雙極短路故障抑制41-44
• 3.3.1 交流轉(zhuǎn)換型42-43
• 3.3.2 故障吸收型43-44
• 3.3.3 解耦補(bǔ)償型44
• 3.4 電容限流子模塊拓?fù)?/span>44-48
• 3.4.1 雙極短路故障清除機(jī)理分析45-46
• 3.4.2 故障限流模塊耐壓情況分析46-48
• 3.4.3 故障時(shí)的控制保護(hù)策略48
• 3.5 仿真驗(yàn)證48-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第四章 模塊化多電平直流輸電交流側(cè)故障52-68
• 4.1 直流輸電交流側(cè)故障介紹52-53
• 4.1.1 電網(wǎng)不對(duì)稱分類52
• 4.1.2 電網(wǎng)不平衡危害52-53
• 4.2 交流側(cè)不對(duì)稱檢測(cè)53-57
• 4.2.1 電壓不平衡檢測(cè)53-55
• 4.2.2 正負(fù)序電壓分離55-57
• 4.3 電網(wǎng)不平衡下變流器數(shù)學(xué)模型和功率分析57-59
• 4.3.1 不平衡下MMC數(shù)學(xué)模型57-58
• 4.3.2 MMC三相系統(tǒng)功率分析58-59
• 4.4 三相交流不平衡系統(tǒng)控制59-64
• 4.4.1 控制目標(biāo)的選取59
• 4.4.2 三相交流負(fù)序電流抑制59-61
• 4.4.3 直流側(cè)電壓波動(dòng)抑制61-63
• 4.4.4 基于準(zhǔn)PR的直流側(cè)電壓波動(dòng)抑制63-64
• 4.5 仿真驗(yàn)證64-67
• 4.5.1 抑制交流側(cè)負(fù)序電流64-66
• 4.5.2 抑制直流側(cè)電壓波動(dòng)66-67
• 4.6 本章小結(jié)67-68
• 第五章 模塊化多電平平臺(tái)搭建和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證68-76
• 5.1 MMC三相交流側(cè)故障68-72
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)主電路搭建68
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)控制電路搭建68-70
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證70-72
• 5.2 MMC-HVDC并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)72-75
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)主電路搭建72-73
• 5.2.2 MMC-HVDC并網(wǎng)控制73-74
• 5.2.3 并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證74-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76
• 6.2 展望76-78
• 致謝78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 作者簡介84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：813722