發(fā)布時(shí)間：2020-11-05 03:31

　　 隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的蓬勃發(fā)展,促使柔性直流輸電技術(shù)(Voltage Source Converter-High Voltage Direct Current Tranmission,VSC-HVDC)日趨完善�，F(xiàn)如今,VSC-HVDC被廣泛用在新能源并網(wǎng)、直流輸電、無功補(bǔ)償以及潮流控制等領(lǐng)域。電壓源換流器(VSC)作為VSC-HVDC系統(tǒng)中最為關(guān)鍵且昂貴的元件,是系統(tǒng)中需要重點(diǎn)保護(hù)的對象。本文從VSC故障診斷的研究現(xiàn)狀入手,首先通過對VSC基本理論的研究,對比了常用的兩種VSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),從中選擇三相兩電平VSC作為本文研究對象。并建立了兩電平VSC的數(shù)學(xué)模型,闡述了兩電平VSC運(yùn)行模式下的控制方法原理。其次,基于本文中對VSC故障診斷的要求,建立了 VSC-HVDC仿真模型,并對該模型控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹。將VSC中常出現(xiàn)的幾種主要故障進(jìn)行了對比,重點(diǎn)研究其中的兩種非破壞型故障,包括交流側(cè)單相斷線故障和IGBT閥開路故障。最后,通過對比目前常用的IGBT閥開路故障診斷方法,重點(diǎn)研究了本文基于HHT的VSC閥開路故障診斷算法。本文的非破壞型診斷算法將直流電流、三相電流作為其主要特征變量,以直流電流中的一次諧波與二次諧波比值作為辨別非破壞型故障與其他運(yùn)行狀態(tài)的主要判據(jù),以三相電流的有效值作為辨別單相斷線故障的主要判據(jù),以三相電流進(jìn)行HHT變換后得到的時(shí)頻圖作為辨別IGBT閥開路故障的主要判據(jù),通過層次性故障診斷過程,逐步對兩種非破壞型故障進(jìn)行故障定位。用PSCAD/EMTDC軟件進(jìn)行仿真并用MATLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,最后以VSC-HVDC系統(tǒng)中的整流端為例,將理論分析與仿真結(jié)果進(jìn)行對比,證明了本文VSC故障診斷算法的正確性,對VSC-HVDC系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有積極意義。
【學(xué)位單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM721.1
【部分圖文】：

２．１?ＶＳＣ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇??２．１．１兩電平ＶＳＣ的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其工作模式??以整流器為例的兩電平ＶＳＣ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖２．１所示。由三個(gè)橋臂并聯(lián)而成，??由固定電壓源供電，每個(gè)橋臂均包括兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)管（ＶＴｋ，?ＶＴｋ＋３，?ｈｉ，２，?３），??并且每個(gè)開關(guān)管均反向并聯(lián)一個(gè)續(xù)流的二極管（ＶＤｋ，?ＶＤｋ＋３）。這些功率管是由門極??驅(qū)動（ｇｋ，ｇｋ＋３，?ｈｌ，２，?３）來控制的，且（ｇｋ，?ｇｋ＋３）?ｅ｛〇，?１｝。當(dāng)跺或取衫為１??時(shí)，相應(yīng)開關(guān)管導(dǎo)通，為０時(shí)，相應(yīng)開關(guān)管關(guān)閉。??ＵｓＺ?ｓ?ＵｃＺ０??—ｎｒＶｖ－，?ｃｚｚｚｉ?（？?Ａ??＿＿＿＿＿＾?〇?Ｂ?－ＪＵｄｃ???Ｓ＝３?１?ｃ??」［＾Ｄ４?士」”??ＶＴ４＾?ＶＴ５、?ＶＴ６＾｜??Ｈ?Ｈ?Ｈ卜??圖２．１兩電平ＶＳＣ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｗｏ－ｌｅｖｅｌ?ＶＳＣ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ??這里為方便說明其工作情況，只研究三個(gè)橋臂中的Ａ、Ｂ兩個(gè)橋臂。由于ｇｋ??和ｇｋ＋３是互補(bǔ)的，所以只需要考慮門極信號ｇｌ，ｇ４即可。兩個(gè)橋臂共會出現(xiàn)四種??開關(guān)模式

Ｆｉｇ．?２．２?Ｖｏｌｔａｇｅ?ｌｅｖｅｌｓ?ｉｎ?ｆｏｕｒ?ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ?ｍｏｄｅｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ??表２．１正常狀態(tài)開關(guān)模式線電壓??Ｔａｂ．?２．１?Ｌｉｎｅ?ｖｏｌｔａｇｅｓ?ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ?ｔｏ?ｓｗｉｔｃｈ?ｍｏｄｅ?ｄｕｒｉｎｇ?ｎｏｎｎａｌ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ??相電流?信號ｇｉ?信號ｇ２?線電壓ＬＵ??１?１?０??／〇＞０？?ｉｂＳ〇?１?〇?＋Ｕｄｃ??０?１?－Ｖｄｃ??０?０?０??１?１?０??ｉａ＞〇ｆ?ｉｂ＞〇?１?〇?七?Ｕｄｃ??０?１?－Ｕｄｃ??０?０?０??１?１?０??／ａ＜〇？?ｌｂ＾．０?１?〇?＋Ｕｄｃ??

的開關(guān)頻率來抑制諧波。??２．１．２三電平ＶＳＣ的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)??三電平ＶＳＣ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖２．３所示，開關(guān)頻率相同的情況下，三電平比兩電??平ＶＳＣ的諧波含量更低，直流電壓相同情況下，三電平的階躍電壓僅為兩電平ＶＳＣ??的一半。??＂＂＂??＋??ｕ?ｒＸ?２＼?ａ?＾?ｋＴＬ?ｉ＼?—ｔ—??＆??＜＇￣￣－］｜ｌ?Ｃ／ｄｔ??ｕｘ????＾?Ａ?ｌ＼?Ｚｌ?＼????ｒ?ｉ???圖２．３三電平ＶＳＣ拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｈｒｅｅ－ｌｅｖｅｌ?ＶＳＣ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ??三電平ＶＳＣ需大量箝位二極管，成本較大，且需要電容電壓的平衡。為方便??理論分析，本文選擇兩電平ＶＳＣ作為研宄的對象。??２．２?ＶＳＣ的數(shù)學(xué)模型??２．２．１?坐標(biāo)系下ＶＳＣ數(shù)學(xué)模型??本文中為論述方便，將開關(guān)函數(shù)Ｓ定義為單極二值函數(shù)。??及＝１上橋臂導(dǎo)通：＆＝０下橋臂導(dǎo)通；妗山ｃ；上下橋臂導(dǎo)通狀態(tài)互補(bǔ)。則??可用邏輯開關(guān)函數(shù)表示出ＶＳＣ數(shù)學(xué)模型表達(dá)式（２．１）：??Ｚ?ｈｓｋ－ｉ，??⑵?ｋ＝ａ，ｂ，ｃ??出?ｆ?ｊ?Ａ??＇?Ｌ￣Ｔ＋?Ｒｉｋ＝ｅｋ￣＾ｄｃ?ｓｋ￣＾｛?Ｘ?Ｓｊ?（２．１）??出?＼?＾?ｊ＝ａ，ｂ，ｃ?＾??Ｙ．?ｅｋ＝?Ｚ?７＊＝?０??ｋ＝ａ，ｂ，ｃ?ｋ＝ａ
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本文編號：2871060