發(fā)布時間：2020-06-21 18:59

【摘要】：隨著大量可再生能源以電能的形式被利用起來,電網(wǎng)對這些分散的電力進行輸送,這就要求電網(wǎng)具備很強的可靠性和靈活性,因此,多端直流輸電技術(VSC-MTDC)越來越受到關注。這項技術不僅有傳統(tǒng)兩端直流輸電技術傳送大容量電能、控制性能好的優(yōu)點,更具備了提高電能質(zhì)量的能力,很好地迎合了環(huán)境友好型經(jīng)濟社會的發(fā)展需求。VSC-MTDC是構成現(xiàn)代電網(wǎng)的重要組成部分,解決了如風電等新能源發(fā)電并網(wǎng)給電網(wǎng)正常運行和電能質(zhì)量帶來的不良影響,同時,VSC-MTDC可以滿足多電源供電和多落點受電的需求,所以多端直流輸電的前景很廣闊。但是,VSC-MTDC輸電技術有待處理的難題還有很多,例如,VSC-MTDC的協(xié)調(diào)控制策略的確定和優(yōu)化。首先,需要保證多端直流輸電系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)下的直流電壓可以保持穩(wěn)定且有功功率平衡,VSC的控制環(huán)節(jié)要設計的很好,必須要掌握它的控制原理及策略的選擇方法;其次,要進行基于上層控制器的優(yōu)化研究,這樣才能使電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性得到提高。本文在詳細調(diào)研了傳統(tǒng)兩端直流輸電、多端直流輸電技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢的基礎上,分析了電壓源換流器和電流源換流器的現(xiàn)有拓撲結(jié)構,并比較了兩者的優(yōu)缺點,進而選取可靠性更高的電壓源換流器作為研究的重點。然后建立了電壓源換流器在三相靜止坐標系下的數(shù)學模型,并將其進行PARK變換,得到dq同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型。基于VSC的數(shù)學模型,解耦有功功率和無功功率控制,從而可以單獨調(diào)節(jié)有功、無功,并設計了VSC的外環(huán)和內(nèi)環(huán)控制器。微分博弈理論誕生于上世紀中期,是在最優(yōu)控制理論和博弈論的基礎上發(fā)展而來的,如今儼然變成了內(nèi)容極其豐富的學科,成為探討個體參與者間利益的動態(tài)沖突的有效方法,自然地,微分博弈對于研究解決多主體動態(tài)協(xié)調(diào)決策問題有很大的優(yōu)勢。每個換流器的控制策略對其它換流站的控制策略都有影響,博弈的關系就由此產(chǎn)生�；谖⒎植┺睦碚摰奶攸c和應用范圍,確定其可以用于多端直流系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制領域。并從微分博弈理論的兩個方面:合作微分博弈和非合作微分博弈,分別建立了多端直流輸電系統(tǒng)的博弈模型,然后通過使用遺傳算法,分別求解其均衡策略,得到了優(yōu)化后的PI控制器參數(shù)。最后,通過在Matlab/simulink平臺上搭建多端直流輸電系統(tǒng)模型,驗證微分博弈狀態(tài)下各換流器的控制參數(shù)對于協(xié)調(diào)控制直流系統(tǒng)的可行性,并比較了合作博弈與非合作博弈在多端直流輸電系統(tǒng)在負荷擾動或三相短路的暫態(tài)情況下的控制效果均比未優(yōu)化參數(shù)的控制效果要好,但從實際發(fā)展的趨勢考慮,分屬于不同主體的各換流器的利益有一定差異。故基于非合作微分博弈理論的多端直流輸電協(xié)調(diào)控制策略更適用于客觀實際的電力運行與控制。
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM721.1
【圖文】：

(b)環(huán)網(wǎng)式圖 2-1 并聯(lián)接法的多端直流輸電系統(tǒng)聯(lián)接線 2-2 所示 VSC-MTDC 的串聯(lián)接法。選擇串聯(lián)接線的多端直流系間的直流線路不再像傳統(tǒng)的串聯(lián)形式，而是將兩個直流端口先三端與直流線路并聯(lián)接入。為了保持多端直流系統(tǒng)穩(wěn)定運行，通流器都設置為定直流電壓，另一個設置為定有功功率，可以保證的直流電壓恒定，并保持其功率平衡。AC1VSC1VSC3AC2AC3

(e) 負荷擾動時 2 端無功功率圖 2-17 負荷擾動時的響應在 t=0.25s 時，3 端交流側(cè)設置三相短路，在 t=0.35s 時切除三相短路故障。如圖 2-18（a）所示，三相短路故障發(fā)生前，換流器１的直流電壓保持在參考值 20kV，系統(tǒng)保持了有功功率平衡狀態(tài)。故障發(fā)生時，1、2、3 端直流側(cè)電壓均出現(xiàn)不同程度的劇烈波動，采用定直流電壓控制的換流器 1 電壓波動雖然小于另外兩端，但是 1 端直流電壓最大值為 21750V,已經(jīng)超過額定電壓 10%的上限,整個直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到了嚴重影響，無法保證安全穩(wěn)定運行。從圖 2-18(b)可見，在 0.25s 短路故障出現(xiàn)時，1 端換流器的有功出力變化劇烈，且導致?lián)Q流器有功功率在傳輸方向變化，波動范圍為-30MW—10MW,采用定有功控制的 2 端換流器也無法穩(wěn)定在有功功率參考值，變化范圍在12.45MW—23MW。圖 2-18(c)所示，3 端換流器 d 軸、q 軸電壓分量波動明顯，d 軸電壓分量最高為 8711V，q 軸分量范圍是-710V—410V。采用定無功

【參考文獻】

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本文編號：2724496