發(fā)布時間：2020-11-17 22:50

　　 隨著傳統(tǒng)能源的短缺和環(huán)境惡化問題的不斷加劇,新型清潔能源的開發(fā)和利用得到了充分重視及快速發(fā)展。但受傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的消納能力限制,大部分可再生能源并沒有得到充分利用。柔性直流輸電(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)技術(shù)具備傳輸容量大、線損低、可靠性高等優(yōu)勢,且具有功率的獨立控制性、無換相失敗等優(yōu)點,可有效解決上述問題,其中又以基于電壓源換流器(Voltage Source Converter,VSC)的柔性直流系統(tǒng)在工程實際應(yīng)用中最為廣泛。相較于簡單的點對點直流輸電系統(tǒng),多端直流輸電(Multi-terminal Direct Current,MTDC)系統(tǒng)靈活性更強,更有應(yīng)用前景。截止到現(xiàn)在,世界上已經(jīng)投運的柔性直流工程至少有24個,其中大部分工程是兩端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。多端柔性直流電網(wǎng)發(fā)展受缺乏成熟的直流側(cè)故障分析及故障隔離技術(shù)等因素制約。針對VSC-HVDC系統(tǒng),本文開展直流故障分析及限流技術(shù)的研究,完成的工作如下:1、提出了一種兩電平VSC-HVDC系統(tǒng)極對極故障后電容提供短路電流的近似計算方法。首先,利用相模變換將兩條直流線路進行解耦,消除線路間的電磁關(guān)聯(lián),將復(fù)雜的波動方程解耦為2個互不影響的模量方程,通過分別求解各模量上的波動方程,再將模量進行矩陣反變換,變?yōu)橄嗔?從而得到相量上的波過程解。其次,考慮輸電線路的分布式參數(shù)及集膚效應(yīng),并計及線路參數(shù)與頻率有關(guān)的特性,利用行波分析及拉普拉斯變換,推導(dǎo)出適用于大容量遠距離的高壓直流輸電系統(tǒng)極對極故障后電容元件供流的近似計算公式。2、設(shè)計了一種針對模塊化多電平換流器(Modular Multi-level Converter,MMC)真雙極結(jié)構(gòu)HVDC系統(tǒng)的新型故障限流模塊。該模塊由可控晶體管及限流電阻并聯(lián)后串聯(lián)至MMC換流器與中性線之間,在正常狀態(tài)下晶體管導(dǎo)通,電流僅流過晶體管,限流電阻不投入運行。若直流側(cè)發(fā)生故障,則控制晶閘管立即關(guān)斷,限流電阻投入電路,由此改變了子模塊電容放電通路的阻尼特性,能夠有效限制故障電流。此外,分析了新型限流模塊的具體工作原理,并對其限流參數(shù)的選值依據(jù)進行詳細(xì)推導(dǎo),從而得出較為確切的電阻選值范圍。與傳統(tǒng)的限流電感方案相比,所設(shè)計的模塊不但在正常運行時無任何損耗,而且其故障限流效果更加明顯。若電阻取值合適,可避免由于過流引起的IGBT閉鎖,增強系統(tǒng)的供電可靠性。3、仿真分析了所提故障后電容電流近似計算方法的準(zhǔn)確性以及故障限流方案的有效性。本文使用的模型均在PSCAD仿真平臺搭建,首先基于±200kV兩端兩電平VSC-HVDC模型,通過設(shè)置不同工況,驗證了近似計算方法的有效性。此外,基于在建的張北柔直示范工程,搭建了兩端、四端±500kV真雙極MMC-HVDC模型對所提限流方案進行仿真。仿真結(jié)果表明,所提限流方案能夠達到期望的限流效果。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM721.1
【部分圖文】：

？?子模塊的運行狀態(tài)可以分為三種情況：??狀態(tài)１：如圖３－２所示，子模塊中的ＩＧＢＨ、Ｔ２均關(guān)斷，Ｄ！導(dǎo)通時，子??模塊電容充電；Ｄ２導(dǎo)通時，子模塊電容被旁路。這種狀態(tài)僅出現(xiàn)在需閉鎖換流??器或換流器啟動向電容充電時。??ＴＪ＾２ｉＤ－?Ｔ」｜＾Ｄｉ??Ｃ?Ｃ二二?＊?Ｃ??ｒ－－?ｃ????（ａ）?（ｂ）??圖３－２?ＭＭＣ換流器子模塊工作狀態(tài)１??２６??

?０??Ｎ??圖３－１模塊化多電平換流器拓?fù)??（２）子模塊運行原理??子模塊是ＭＭＣ的基本組成單元，將子模塊電容電壓記作仏，調(diào)控子模塊??的投切，使子模塊輸出０或Ｃ／ｃ兩種電平，即可控制換流器的運行狀態(tài)。??？?子模塊的運行狀態(tài)可以分為三種情況：??狀態(tài)１：如圖３－２所示，子模塊中的ＩＧＢＨ、Ｔ２均關(guān)斷，Ｄ！導(dǎo)通時，子??模塊電容充電；Ｄ２導(dǎo)通時，子模塊電容被旁路。這種狀態(tài)僅出現(xiàn)在需閉鎖換流??器或換流器啟動向電容充電時。??ＴＪ＾２ｉＤ－?Ｔ」｜＾Ｄｉ??Ｃ?Ｃ二二?＊?Ｃ??ｒ－－?ｃ????（ａ）?（ｂ）??圖３－２?ＭＭＣ換流器子模塊工作狀態(tài)１??２６??

??狀態(tài)２：如圖３－３，子模塊中的ＩＧＢＴＴ：導(dǎo)通，Ｔ２關(guān)斷，此時子模塊輸出電??壓等于電容電壓［／。。當(dāng)�。迣�(dǎo)通時，子模塊電容放電；ｉＤｉ導(dǎo)通時，子模塊電容??充電，也稱作“投入狀態(tài)”。??？?ｃｌ?Ｉ?ｃ?ｃＣｔ???：??ｒ??（ａ）?（ｂ）??圖３－３?ＭＭＣ換流器子模塊工作狀態(tài)２??狀態(tài)３：如圖３－４，子模塊中的Ｉ關(guān)斷，Ｔ２導(dǎo)通，子模塊電容被旁路，其輸??出電壓為零，也稱作“切除狀態(tài)”。??Ｃ?丁?ｅ?ｃ??？?ｉ—ｉ?■?＇—??（ａ）?（ｂ）??．?圖３－４?ＭＭＣ換流器子模塊工作狀態(tài)３??由以上分析，控制換流器中ＩＧＢＴ的觸發(fā)脈沖，即可改變子模塊的運行狀態(tài)。??（３）?ＭＭＣ運行原理??如圖３－１所示，換流器的三個相單元嚴(yán)格對稱，將換流器直流側(cè)輸出的正負(fù)??母線分別標(biāo)記為Ｐ和Ｎ，則直流電壓即為Ｐ、Ｎ之間的電壓Ｕｄｅ。設(shè)定一個假想??的直流側(cè)中點０
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本文編號：2888010