【摘要】：發(fā)展可再生能源已成為全球能源轉型及實現應對氣候變化目標的重大戰(zhàn)略舉措。全球能源轉型的基本趨勢是實現化石能源體系向低碳能源體系的轉變,最終進入以可再生能源為主的可持續(xù)能源時代。就我國而言,國內電網相對成熟,但對于大規(guī)模新能源的接納接入電網還存在一定困難,也無法滿足大規(guī)模新能源功率的傳輸。柔性直流輸電以其運行控制靈活、智能化程度高受到重視,能提升電力系統穩(wěn)定性,增強系統對清潔能源的消納能力,提高配電網可靠性和靈活性,其在新能源并網、電網互聯、孤島送電以及大城市中心供電等領域得到了廣泛的應用。目前,國內外已經投運了多個兩端以及多端柔性直流輸電工程。同時,直流斷路器的研發(fā)成功使建設直流電網成為可能。本文首先研究了基于MMC的柔性直流系統的模型,包括其拓撲結構、交流系統、直流系統、控制系統、調制策略。其中,直流系統基本控制包括了外環(huán)控制、內環(huán)電流控制和電容電壓平衡控制等。控制系統還包括系統的環(huán)流抑制和啟動控制。本文基于工程實際的各項參數,在電力系統仿真程序PSCAD/EMTDC仿真平臺上搭建詳細的柔性直流輸電系統模型,包括交直流系統建模、控制系統和調制策略功能實現。建立了基于戴維南等效的MMC快速仿真模型,將單個橋臂上的數百個子模塊簡化等效為上下橋臂兩個元件,極大地降低了電磁暫態(tài)計算過程中待求解方程的階數,從而顯著地提升了仿真速度。在所建柔性直流輸電系統模型的基礎上,開展了系統仿真分析。實現了 MMC型柔直系統在眾多工況下的仿真,系統故障類型根據換流站內發(fā)生故障的位置不同分為換流變壓器網側交流故障、換流變壓器閥側交流故障和直流故障。其中直流故障又分為直流線路發(fā)生單極接地短路故障、直流線路極間短路故障和平波電抗器閥側接地短路故障。分析上述故障引起的系統操作過電壓水平及配合相應避雷器承受的能量,計算結果為換流站相關設備選型、試驗提供依據。最后,對直流線路裝設直流斷路器,當直流線路側發(fā)生短路故障,故障側換流器直流輸出端口出現直流過電壓,并提出相應的抑制措施,這種過電壓現象只會發(fā)生在裝設了直流斷路器的直流電網中,對其研究具有工程參考價值。。
【圖文】：

可以雙向流動的，即換流器既可以做為整流站將功率從交流系統輸送到直流線路，逡逑也可以作為逆變站將功率從直流送至交流系統。逡逑柔性直流輸電系統的單線圖如圖２－１所示。換流站內包括交流系統變壓器、逡逑聯絡變壓器、系統連接電抗器和換流器等設備。逡逑Ｐｉ邐ｖ抑邐立流線路邐＾逡逑Ｕ邋２Ｃｔ＿邋ｆ邐ｆ邋Ｊｚｃｊ逡逑：邐Ｉ邋ＬＫｒ．．．邐Ｉ邋．＇邐３：逡逑圖２－１邋ＭＭＣ－ＨＶＤＣ系統拓撲圖逡逑柔性直流輸電系統的兩端ＶＳＣ可以通過矢量控制方式各控制２個物理量，這逡逑種控制主要由內環(huán)電流控制器和外環(huán)功率控制器決定（外環(huán)功率控制器主要是根逡逑據有功功率、無功功率、交流電壓、直流電壓等參考值來計算內環(huán)電流控制的參逡逑考值，，而內環(huán)控制是承接外環(huán)控制下實現輸出電流跟蹤參考電流的作用）。逡逑柔性直流輸電系統的每個端口必須同時控制一有功物理量和一個無功物理逡逑量，該系統還必須有一端可以控制直流側電壓。而有功物理量和無功物理量分別逡逑包含有多種變量。因此，柔性直流輸電系統存在多種控制變量的組合［３２］。逡逑２．１．２電壓源換流器的基本特性逡逑ＶＳＣ在基波電壓下的穩(wěn)態(tài)特性可以表示為圖２－２。逡逑６逡逑

提高電力系統運行可靠性。逡逑目前ＭＭＣ子模塊結構有半橋子模塊、全橋子模塊以及雙箝位子模塊拓撲結逡逑構，如圖２－５。半橋子模塊是將兩個ＩＧＢＴ構成－個半橋，全橋子模塊用于抑制逡逑直流線路發(fā)生短路故障時的故障電流，而不需要跳開交流斷路器，但是開關器件逡逑數量是半橋型ＭＭＣ子模塊的兩倍，并且全橋子模塊控制系統更加復雜。雙箝位逡逑９逡逑
【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】：2018
【分類號】：TM721.1

【參考文獻】

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本文編號：2666917