本文關(guān)鍵詞：高壓直流輸電控制策略與無功補償技術(shù)研究

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【摘要】：在當今世界，隨著電力電子器件的高速發(fā)展，以IGBT作為換流器件的電壓源型換流器高壓直流輸電（VSC-HVDC）因其可以克服電網(wǎng)換流器高壓直流輸電（LCC-HVDC）自身的缺點，并且能夠獨立控制有功功率和無功功率，得到學術(shù)界與工業(yè)界廣泛的熱議與深入研究。在眾多VSC-HVDC輸電拓撲結(jié)構(gòu)中，模塊化多電平換流器高壓直流輸電（MMC-HVDC）因其具備開關(guān)頻率低、損耗小、擴展性強及無需交流濾波裝置等優(yōu)點，使其具有較好的發(fā)展前景。課題針對LCC-HVDC、VSC-HVDC及MMC-HVDC的運行原理及不同工況下的控制方式做了系統(tǒng)研究，主要的內(nèi)容如下： 分析了LCC-HVDC的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，搭建其數(shù)學模型，并研究了系統(tǒng)整流側(cè)采用定直流電流控制，逆變側(cè)采用定直流電壓控制或定熄弧角控制的控制策略。在MATLAB平臺中搭建相應的控制模型進行仿真，仿真結(jié)果：當系統(tǒng)穩(wěn)定運行時逆變側(cè)采用定熄弧角控制與采用定電壓控制相比，系統(tǒng)的功率因數(shù)大，消耗的無功功率少，但直流電壓穩(wěn)定性較弱。 研究了VSC-HVDC的運行機理并搭建其數(shù)學模型。在MATLAB平臺中搭建了VSC的控制系統(tǒng)，包括內(nèi)環(huán)電流控制及外環(huán)功率控制，并對其進行仿真。仿真結(jié)果表明論文所搭建的VSC控制器能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)有功功率和無功功率獨立控制，并且響應速度快，控制穩(wěn)定性高。 分析了MMC-HVDC的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，建立了數(shù)學模型。在研究了MMC最近電平逼近調(diào)制策略的基礎(chǔ)上在MATLAB平臺中搭建MMC-HVDC仿真模型及控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果表明論文所設(shè)計的控制器在系統(tǒng)潮流反轉(zhuǎn)后，能夠快速恢復穩(wěn)定，，控制效果良好，很好地實現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨立控制。 為了抑制交流系統(tǒng)不平衡時VSC-HVDC產(chǎn)生的負序電流及有功功率二倍頻波動分量，在搭建交流系統(tǒng)三相不平衡情況下的VSC數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，提出了基于對稱分量分析的控制策略并在MATLAB平臺上進行模型搭建和故障仿真。仿真結(jié)果表明論文所搭建的控制模型可以根據(jù)系統(tǒng)的要求，有效地抑制負序電流及有功功率二倍頻波動分量，使VSC-HVDC在交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障下仍能按要求穩(wěn)定運行。然后文章搭建了由LCC-HVDC、VSC-HVDC和MMC-HVDC組成的三端混合直流輸電模型，研究為了當VSC端交流側(cè)發(fā)生故障時系統(tǒng)仍能夠安全穩(wěn)定運行，系統(tǒng)相應的協(xié)調(diào)控制策略。在MATLAB平臺上根據(jù)該控制策略進行模型搭建和故障仿真，結(jié)果表明：論文提出的控制策略是正確有效性的，能夠?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)某一端發(fā)生故障后，系統(tǒng)按照指定的運行方式穩(wěn)定可靠地運行。 深入研究了HVDC常用的并聯(lián)電容器（FC）、靜止補償裝置（SVC）和靜止無功補償發(fā)生器（STATCOM）三種補償方式，并在MATLAB上搭建了相應的仿真模型及控制系統(tǒng)。仿真結(jié)果：SVC及STATCOM與FC相比能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)容性無功到感性無功的連續(xù)平滑調(diào)節(jié)，起到動態(tài)無功支撐的作用。在響應時間方面STATCOM要優(yōu)于SVC及FC，更快更好地跟蹤系統(tǒng)的無功功率變化，因此STATCOM的無功補償效果較FC和SVC更好。
【關(guān)鍵詞】：LCC-HVDC VSC-HVDC MMC-HVDC 無功補償 控制策略
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM721.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 直流輸電技術(shù)的發(fā)展11-13
• 1.2 高壓直流輸電技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 柔性直流輸電技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 多端直流輸電系統(tǒng)及發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本課題研究的目的和意義16-17
• 1.4 本文的主要工作17-19
• 第二章 HVDC 運行機理及數(shù)學模型的建立19-39
• 2.1 高壓直流輸電拓撲結(jié)構(gòu)19-21
• 2.2 LCC-HVDC 的運行機理及數(shù)學模型21-24
• 2.2.1 LCC-HVDC 的運行機理21-23
• 2.2.2 LCC-HVDC 的數(shù)學模型23-24
• 2.3 VSC-HVDC 的運行機理及數(shù)學模型24-31
• 2.3.1 VSC-HVDC 的運行機理25-26
• 2.3.2 VSC-HVDC 的數(shù)學模型26-31
• 2.4 MMC-HVDC 的運行機理及數(shù)學模型31-38
• 2.4.1 MMC-HVDC 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)31-32
• 2.4.2 MMC 的運行機理32-34
• 2.4.3 MMC-HVDC 的數(shù)學模型34-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第三章 高壓直流輸電控制策略39-61
• 3.1 HVDC 調(diào)制策略39-41
• 3.2 LCC-HVDC 控制策略41-47
• 3.2.1 定直流電流控制42-43
• 3.2.2 定直流電壓控制43
• 3.2.3 定熄弧角控制43-44
• 3.2.4 時域仿真分析44-47
• 3.3 VSC-HVDC 的控制策略47-53
• 3.3.1 內(nèi)環(huán)電流控制策略48-49
• 3.3.2 外環(huán)功率控制策略49-51
• 3.3.3 時域仿真分析51-53
• 3.4 MMC-HVDC 控制策略53-58
• 3.4.1 MMC-HVDC 雙閉環(huán)控制策略53-54
• 3.4.2 MMC-HVDC 調(diào)制策略54-57
• 3.4.3 時域仿真分析57-58
• 3.5 本章小結(jié)58-61
• 第四章 柔性直流輸電故障及協(xié)同控制策略研究61-81
• 4.1 交流系統(tǒng)故障時 VSC-HVDC 的控制策略61-73
• 4.1.1 抑制交流系統(tǒng)負序電流的 VSC-HVDC 控制策略61-67
• 4.1.2 抑制有功功率波動的 VSC-HVDC 控制策略67-71
• 4.1.3 時域仿真分析71-73
• 4.2 三端混合直流輸電系統(tǒng)故障協(xié)調(diào)控制策略73-80
• 4.2.1 三端混合直流輸電系統(tǒng)的搭建74-75
• 4.2.2 三端混合直流輸電系統(tǒng)故障協(xié)調(diào)控制策略75-76
• 4.2.3 時域仿真分析76-80
• 4.3 本章小結(jié)80-81
• 第五章 高壓直流輸電的無功補償研究81-95
• 5.1 并聯(lián)電容器補償81-84
• 5.1.1 FC 的工作原理81-82
• 5.1.2 FC 的模型搭建和仿真分析82-84
• 5.2 靜止無功補償器84-88
• 5.2.1 SVC 的工作原理84-85
• 5.2.2 SVC 的模型搭建和仿真分析85-88
• 5.3 靜止無功發(fā)生器88-93
• 5.3.1 STATCOM 的工作原理88-89
• 5.3.2 STATCOM 的無功電流電壓特性89-90
• 5.3.3 STATCOM 的模型搭建和仿真分析90-93
• 5.4 本章小結(jié)93-95
• 第六章 總結(jié)與展望95-99
• 6.1 全文總結(jié)95-96
• 6.2 展望96-99
• 參考文獻99-105
• 致謝105-107
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文107

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 袁旭峰;新型混合多端直流輸電系統(tǒng)理論及其若干關(guān)鍵問題研究[D];華中科技大學;2007年

2 張靜;VSC-HVDC控制策略研究[D];浙江大學;2009年

本文編號：698842