發(fā)布時間：2018-04-13 14:10

  本文選題：模塊化多電平換流器 + 多端柔性直流輸電��； 參考：《青島科技大學》2014年碩士論文

【摘要】：多端直流輸電(Multi-Terminal Direct Current,MTDC)系統(tǒng)不但可以實現(xiàn)多電源供電，而且還可以實現(xiàn)多落點受電，它比兩端高壓直流輸電(High Voltage DirectCurrent, HVDC)系統(tǒng)在實際運行中更經(jīng)濟更靈活，它比較適合于電網(wǎng)的互聯(lián)和新能源并網(wǎng)等方面。隨著大功率電力電子開關器件技術的逐漸發(fā)展，以全控型開關器件為基礎的電壓源換流器型的高壓直流輸電(HVDC based on Voltage Souceconverter, VSC-HVDC)得到了快速的發(fā)展，它具有有功功率和無功功率獨立調(diào)節(jié)的能力，可以向無源網(wǎng)絡供電。模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作為新一代的電壓源換流器拓撲，因為它開關損耗小，，不依賴器件串聯(lián)技術等優(yōu)點，也得到了快速的發(fā)展。 基于MMC的多端柔性直流輸電系統(tǒng)，不但具有MMC的各種優(yōu)點，而且還具有多端系統(tǒng)的靈活性、經(jīng)濟性和可靠性等優(yōu)點。但是，多端柔性直流輸電系統(tǒng)在仿真建模分析和系統(tǒng)的控制保護策略等方面比兩端系統(tǒng)更復雜，很多關鍵的問題并未得到合理有效的解決，因此本文對基于MMC的VSC-MTDC系統(tǒng)的仿真建模和多端協(xié)調(diào)控制策略進行了研究，能夠為基于MMC的VSC-MTDC工程的實施提供一定的理論依據(jù)。 （1）基于MMC的VSC-MTDC模型與控制策略 為了深入研究基于MMC的多端柔性直流輸電系統(tǒng)，首先需要研究MMC的基本原理和簡單的控制策略。根據(jù)MMC的工作原理，本文推導出了三端VSC-MTDC系統(tǒng)在dq坐標系下的數(shù)學模型。根據(jù)dq解耦控制的思想，設計了基于MMC的換流站級控制器。并且介紹了幾種適用于MMC的調(diào)制策略和相應的電容電壓均壓控制策略。 （2）適用于VSC-MTDC系統(tǒng)的控制策略 多端系統(tǒng)的站間協(xié)調(diào)控制是VSC-MTDC系統(tǒng)的核心。首先研究了直流電壓斜率控制、直流電壓偏差控制和基于直流電壓-有功功率調(diào)節(jié)的上層控制，設計了三種不同的控制器。根據(jù)后兩種控制器的特點，本文將這兩種控制方法結合，提出了新的控制策略來提高多端柔性直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。當某一個換流站因為故障退出后，剩余的其它具有有功功率調(diào)節(jié)能力的換流站在共同分擔系統(tǒng)有功功率的缺額，而當上層控制器通訊線故障時，直流電壓偏差控制器開始起調(diào)節(jié)作用，根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)自動切換工作模式。通過仿真驗證了所提出的多端系統(tǒng)控制策略是可行有效的，具有一定的實用性。 （3） VSC-MTDC系統(tǒng)中的低電壓穿越問題的研究 為了解決風機的低電壓穿越問題，本文基于直流電壓-有功功率控制策略的多端系統(tǒng)，接入風力發(fā)電系統(tǒng)，在風力發(fā)電機所連交流電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落時，風力發(fā)電機所發(fā)的功率仍然能夠輸送出去，不會造成直流側電壓升高，能夠很好的渡過電壓故障和電壓恢復時刻，運行穩(wěn)定。在MTALAB下搭建接入風電的四端系統(tǒng)，在整流站、逆變站和主控制站所連電網(wǎng)分別發(fā)生電壓跌落時，風力發(fā)電機能夠繼續(xù)平穩(wěn)工作。仿真結果表明了多端系統(tǒng)是解決風力發(fā)電機低壓穿越的問題最有效途徑之一。
[Abstract]:The multi - terminal direct current ( MTDC ) system not only can realize multi - power supply , but also can realize multi - drop power reception , which is more economical and more flexible than the high voltage direct current ( HVDC ) system in actual operation . It has the capability of independent regulation of active power and reactive power . It can supply power to passive network . Modular multilevel converter ( MMC ) is used as a new generation of voltage source converter topology , because it has the advantages of low switching loss , no dependence on serial technology of devices , etc .

The multi - terminal flexible direct current power transmission system based on MMC not only has the advantages of MMC but also has the advantages of flexibility , economy and reliability of the multi - terminal system . However , the multi - terminal flexible direct current power transmission system is more complex than the two - end systems in the aspects of simulation modeling analysis and control protection strategy of the system , and many key problems are not reasonably and effectively solved . Therefore , the simulation modeling and the multi - terminal coordination control strategy of the MMC based VSC - MTDC system are researched , and a certain theoretical basis can be provided for the implementation of the MMC based VSC - MTDC project .

( 1 ) VSC - MTDC Model and Control Strategy Based on MMC

In order to study the MMC - based multi - terminal flexible DC power transmission system , it is necessary to study the basic principle and the simple control strategy of MMC . According to the working principle of MMC , the mathematical model of the three - terminal VSC - MTDC system in the coordinate system is derived . Based on the idea of decoupling control , a converter - level controller based on MMC is designed . Several modulation schemes suitable for MMC and corresponding voltage - equalizing control strategy are introduced .

( 2 ) Control strategy applicable to VSC - MTDC system

The control of DC voltage slope , DC voltage deviation control and upper layer control based on DC voltage - active power regulation are studied . Three different controllers are designed . According to the characteristics of two controllers , the new control strategy is proposed to improve the stability and reliability of multi - terminal flexible DC power transmission system .

( 3 ) Study on low voltage ride through in VSC - MTDC system

in ord to solve that problem of low voltage ride through of a fan , a multi - terminal system based on a direct current voltage - active power control strategy is connected with a wind power generation system .

【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM721.1

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