本文關(guān)鍵詞：提高直流輸電換相失敗免疫力的新型拓撲和控制方法

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【摘要】：電網(wǎng)換相高壓直流輸電(line-commutated-converter high voltage direct current, LCC-HVDC)技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用,然而,LCC-HVDC采用晶閘管技術(shù),依賴交流系統(tǒng)換相,交流系統(tǒng)擾動可能引起系統(tǒng)換相失敗,導致閥臂過電流甚至是換流閥閉鎖。直流系統(tǒng)不同的拓撲結(jié)構(gòu)、不同的控制策略均會影響系統(tǒng)的換相能力。為預防換相失敗的發(fā)生,現(xiàn)有技術(shù)基于換相失敗原理,提出了觸發(fā)角提前觸發(fā)機制；基于強迫換相原理,提出了串聯(lián)電容換相電容器(capacitor-commutated converters,CCC)和可控串聯(lián)電容器的換流器技術(shù)(controlled series capacitor converter, CSCC),抑制換相失敗效果顯著,但是在不對稱故障時存在電容電壓充電不平衡問題,故障恢復較慢。文章首先提出了一種LCC-HVDC閥臂串聯(lián)半控型H橋子模塊的拓撲結(jié)構(gòu),故障時可為系統(tǒng)提供輔助換相電壓,增大系統(tǒng)換相面積,從而提高直流輸電換相失敗免疫力。針對系統(tǒng)不同運行工況,設(shè)計了子模塊的6種工作狀態(tài),研究了對應(yīng)的電流流通路徑,提出了閥臂子模塊與閥臂晶閘管間的協(xié)調(diào)控制策略。理論分析了閥臂導通和關(guān)斷兩種典型狀態(tài)下的子模塊電壓電流應(yīng)力,同時揭示了子模塊電容電壓與電容容值間的相互影響機理。隨后,在PSCAD/EMTDC中搭建新型拓撲結(jié)構(gòu)模型,實現(xiàn)子模塊和閥臂晶閘管間的協(xié)調(diào)控制策略。整流側(cè)仍采用傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu),逆變側(cè)采用閥臂串聯(lián)子模塊的新型拓撲結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)基本控制策略仍然采用傳統(tǒng)直流輸電最常用的整流側(cè)定電流、逆變側(cè)定關(guān)斷角的控制方法。對比分析新型拓撲系統(tǒng)和傳統(tǒng)LCC-HVDC系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運行、單相故障、三相故障及不同故障嚴重程度條件下的系統(tǒng)參數(shù)運行特性。為了更好的評估子模塊輔助換相能力,采用臨界電感和換相失敗免疫力作為評價指標,對比分析新拓撲、CCC-HVDC與LCC-HVDC三者間的動態(tài)變化特性。最后,為分析閥臂串聯(lián)子模塊的新型拓撲結(jié)構(gòu)在多饋入直流系統(tǒng)中的作用,搭建了新型拓撲與傳統(tǒng)LCC-HVDC混合饋入的雙饋入直流輸電系統(tǒng)模型。除此之外,對新型拓撲結(jié)構(gòu)增加的經(jīng)濟成本進行了計算分析。理論和仿真結(jié)果表明,閥臂串聯(lián)子模塊的新型拓撲結(jié)構(gòu),在一定程度上可以降低換相失敗發(fā)生概率,有效改善系統(tǒng)暫態(tài)運行特性,提高弱交流系統(tǒng)和多饋入直流輸電系統(tǒng)故障期間的換相能力。
【關(guān)鍵詞】：傳統(tǒng)直流輸電 基于晶閘管的全橋子模塊 協(xié)調(diào)控制策略 換相失敗
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM721.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 選題背景10-12
• 1.1.1 高壓直流輸電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 多饋入直流輸電系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.1.3 課題的研究意義11-12
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 第2章 新型LCC-HVDC拓撲及其控制策略16-26
• 2.1 引言16-17
• 2.2 半控型H橋子模塊拓撲結(jié)構(gòu)17-19
• 2.2.1 傳統(tǒng)LCC-HVDC拓撲及其換相失敗機理17-18
• 2.2.2 新型拓撲結(jié)構(gòu)18-19
• 2.3 子模塊T-FBSM工作狀態(tài)19-20
• 2.4 閥臂及串聯(lián)子模塊T-FBSM間協(xié)調(diào)控制策略20-24
• 2.5 新型拓撲結(jié)構(gòu)系統(tǒng)基本控制策略24
• 2.6 本章小結(jié)24-26
• 第3章 子模塊T-FBSM參數(shù)計算方法及系統(tǒng)參數(shù)介紹26-31
• 3.1 引言26
• 3.2 子模塊晶閘管電壓電流應(yīng)力分析26-28
• 3.2.1 子模塊晶閘管電壓應(yīng)力分析26-28
• 3.2.2 子模塊晶閘管電流應(yīng)力分析28
• 3.3 子模塊電容容值計算方法28-29
• 3.4 系統(tǒng)參數(shù)29-30
• 3.5 本章小結(jié)30-31
• 第4章 仿真驗證與經(jīng)濟性分析31-47
• 4.1 引言31
• 4.2 仿真模型31-32
• 4.3 單饋入系統(tǒng)仿真分析32-43
• 4.3.1 電容初始充電特性仿真分析32-33
• 4.3.2 穩(wěn)態(tài)運行特性仿真分析33
• 4.3.3 故障運行特性仿真分析33-40
• 4.3.4 電壓電流應(yīng)力仿真分析40-42
• 4.3.5 子模塊串聯(lián)個數(shù)與CFⅡ關(guān)系分析42-43
• 4.4 雙饋入系統(tǒng)仿真分析43-45
• 4.5 經(jīng)濟性評估45
• 4.6 本章小結(jié)45-47
• 第5章 結(jié)論與展望47-49
• 5.1 結(jié)論47-48
• 5.2 展望48-49
• 參考文獻49-53
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果53-55
• 攻讀碩士學位期間參加的科研工作55-56
• 致謝56

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