【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源日益枯竭,新型清潔能源的替代已成為必然趨勢。目前清潔能源正以分布式能源的形式接入配電網(wǎng),同時給配電網(wǎng)的電能質(zhì)量、系統(tǒng)穩(wěn)定、繼電保護等方面帶來一系列新的挑戰(zhàn)。柔性多狀態(tài)開關(guān)(Soft Normally Open Point,SNOP)作為一種安裝于配網(wǎng)饋線末端聯(lián)絡(luò)處,用于局部替代傳統(tǒng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的新型電力電子裝置,能夠?qū)α鹘?jīng)的有功功率和無功功率進行精確控制,解決潮流受控、分布式能源消納以及供電可靠性等問題,對未來配電網(wǎng)建設(shè)具有重要意義。本文重點圍繞交-交變換型柔性多狀態(tài)開關(guān)拓撲及其控制策略進行研究,研究工作如下:首先,針對基于電壓源型背靠背模塊化多電平變換器的柔性多狀態(tài)開關(guān),從其主電路拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理、數(shù)學模型、控制策略以及接入位置等方面進行了分析,完成了采用該拓撲結(jié)構(gòu)(交-直-交型)柔性多狀態(tài)開關(guān)的仿真分析。其次,對交-交型的模塊化多電平變換器開展拓撲選型研究。總結(jié)了模塊化多電平矩陣變換器,六邊形模塊化多電平變換器,Y型模塊化多電平變換器的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理以及數(shù)學模型,并對這三種拓撲的模塊數(shù),器件數(shù)以及控制運行特點進行總結(jié)和對比,對三種拓撲適合的工作場合進行了選型分析,最終在配網(wǎng)饋線互聯(lián)的應(yīng)用場景下,選定Y型模塊化多電平變換器作為重點研究對象。然后,深入研究了Y型模塊化多電平變換器的功率控制策略,在d-q坐標系下建立其數(shù)學模型,提出了包括外環(huán)電壓、功率控制和內(nèi)環(huán)電流控制的雙閉環(huán)控制策略,并給出具體的載波疊加調(diào)制、模塊電容均壓、模塊電容預(yù)充電的實現(xiàn)方法。利用MATLAB/Simulink搭建了針對中壓配網(wǎng)饋線互聯(lián)應(yīng)用場景的仿真模型,并給出各核心仿真模塊的詳細搭建過程。最后,結(jié)合柔性多狀態(tài)開關(guān)在電網(wǎng)系統(tǒng)中運行的實際情況,針對饋線負載突增和分布式電源出力突增兩個應(yīng)用場景進行了仿真分析,分析系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與動態(tài)運行的仿真波形,對橋臂電壓、模塊電容、電流進行詳細分析,總結(jié)歸納了Y型模塊化多電平變換器對于中壓饋線互聯(lián)應(yīng)用場景的適用性。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM46
【圖文】：

２．邋１柔性多狀態(tài)開關(guān)工作原理逡逑為了實現(xiàn)柔性多狀態(tài)開關(guān)功能，可以有很多種不同的電路結(jié)構(gòu)選擇，當前研逡逑究中多選擇背靠背電壓源型變換器結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)柔性多狀態(tài)開關(guān)，圖２－１為連接兩逡逑側(cè)配電網(wǎng)的柔性多狀態(tài)開關(guān)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。逡逑邐？邋邐１邋｜邐１邋一逡逑（＾）————邐ｆＶＹ＾－ｃ＝＾－－（＾）逡逑變換器ＶＳＣｉ邐變換器ｖｓｃ２逡逑圖２－１柔性多狀態(tài)開關(guān)系統(tǒng)接入結(jié)構(gòu)圖逡逑其中，柔性多狀態(tài)開關(guān)兩端結(jié)構(gòu)完全相同，采用電壓源型變換器；中間為直逡逑流側(cè)。Ｌ／、ｈ為換流電抗器，實現(xiàn)換流器與配電網(wǎng)的能量交換，同時具有濾波效逡逑果；辦、沁為總等效電阻，Ｃ為直流側(cè)電容，提供直流電壓，減小直流側(cè)的諧波，逡逑并且能在橋臂關(guān)斷時抑制沖擊電流。逡逑由于兩側(cè)變換器結(jié)構(gòu)對稱，因此可以一側(cè)的變換器為例分析，本節(jié)分析穩(wěn)態(tài)逡逑下的左側(cè)變換器ＦＳＣ；，令左側(cè)電源電壓向量為烏，變換器的網(wǎng)側(cè)輸出電壓向量逡逑為變換器網(wǎng)側(cè)電壓落后電源電壓的角度為Ａ。忽略電阻損耗，由此可得到流逡逑入變換器的有功和無功功率表達式：逡逑ＥＵ逡逑Ｐ＝＾±ｓ－ｍＳ邐（２－１）逡逑義丨逡逑＾邋Ｅ．邋（￡，邋－邋Ｕ．邋ｃｏｓ邋Ｓ．）邐

有功功率和無功功率的傳輸作為控制目標。逡逑２．２柔性多狀態(tài)開關(guān)的數(shù)學模型逡逑＇變換器電路拓撲結(jié)構(gòu)如圖２－２所示，每個橋臂根據(jù)所需電壓高低可選擇兩電逡逑平或多電平方案，由于柔性多狀態(tài)開關(guān)結(jié)構(gòu)的對稱性，因此只需要分析單側(cè)變換逡逑器的數(shù)學模型。逡逑金ｄｅｌ邐ｉｄｃ２逡逑Ｌ邋Ｒ邋ｒ邋ｌ逡逑０邐＿＿＜Ｗ＼ｒ４＾邐邋Ｃ邐邐0逡逑邐ｐ－邐＾Ｕ＾－ｒｒｒｙ＾－＆＾逡逑ｎ逡逑圖２－２電壓源型變換器拓撲結(jié)構(gòu)圖逡逑２．２．１三相自然坐標系下的數(shù)學模型逡逑考慮理想情況，作如下假設(shè)：逡逑（１）

邐ｄ、⑴逡逑、戶逡逑圖２－３坐標變換示意圖逡逑按恒功率變換原則，選取坐標變換矩陣為：逡逑ｒｙ邋ｃｏｓ邋l掑澹悖錚螅ǎ蓿╁澹悖錚螅ǎ蓿╁義希裕睿劍剩危沖危沖危ǎ玻保埃╁義希螅椋睿掊澹螅椋睿ǎ蓿╁澹螅椋睿ǎ蓿╁義獻晗迪碌謀浠黃魘Ｐ停哄義希蹋赍澹藉危澹遙椋赍澹澹幔荊蹋椋皴濉澹鄭剩悖螅溴義希洌赍義�？邋Ｌ＾邋＝邋ｅｉ￣＿b椋歟椋埃保卞澹溴澹危ǎ玻保保╁義希皰危危危義希茫掊宥澹瑁祝洌楨義嫌捎諢ㄆ德屎托曛嶁德氏嗤虼�，ｄ轴分量和ｍ\岱至烤義現(xiàn)繃髁俊Ｓ捎冢渲岬難∪『偷繽繆梗迨噶客劍虼�，ｄ轴分琳n泄Ψ至浚義希韁崳薰Ψ至�，繗㈤斣湋孝控謽阈功和无功。但礄穴２－１１）可见，悼姽方秤懤C義弦廊淮嬖隈詈舷睢ｅ義希玻橙嶁遠嘧刺氐目刂撇唄藻義希玻澹常敝苯擁緦骺刂棋義現(xiàn)苯擁緦骺刂頗蓯迪值緦韉目燜俜蠢�，蕽撊浆F(xiàn)髁韉目刂品椒ǎ每刂撇唄藻義習礁霰棧房刂�，功箩屸环控制和稻岟恼煼控制。功箩屸环控制可诣�刂樸泄﹀義蝦臀薰β剩壞緦骰肥迪侄醞嗟緦韉目刂�。网侧的稻岟睏７控制蕼厦变稽S魍義喜嗟緦韉畝閱芎臀忍閱芏嫉玫攪頌嶸

本文編號：2759294