聯(lián)接弱交流系統(tǒng)的VSC換流器控制方法研究.pdf

1、以全控型器件為基礎的電壓源型高壓直流輸電(Voltage Source Converter-HVDC，VSC-HVDC)由于其技術優(yōu)勢已廣泛應用于直流輸電領域，隨著新能源接入與VSC-HVDC輸送容量的不斷增加，VSC-HVDC與弱交流系統(tǒng)互聯(lián)的場景已出現(xiàn)，關于其系統(tǒng)特性的分析也已成為研究熱點。目前，國內外關于弱系統(tǒng)條件下VSC-HVDC系統(tǒng)的研究聚焦在系統(tǒng)各個控制環(huán)節(jié)的影響和控制器優(yōu)化方面，針對適用于該場景下控制方法的選取，以及考慮頻

2、率特性的交流側電網(wǎng)參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究涉及較少。本文重點研究聯(lián)接弱交流電網(wǎng)的VSC-HVDC中控制器特性對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，針對交流側為電壓源的情況，基于小信號建模，分析了不同控制方法對系統(tǒng)小信號穩(wěn)定性的影響，研究了不同控制器的適用性。同時考慮交流系統(tǒng)的頻率特性，采用同步發(fā)電機模擬含慣量的交流系統(tǒng)，采用特征根分析法，研究了發(fā)電機系統(tǒng)參數(shù)和VSC控制器參數(shù)對系統(tǒng)小信號穩(wěn)定性的影響，并結合PSCAD/EMTDC中相應的電磁暫態(tài)模型進行驗證

3、。
　　首先，調研了弱交流電網(wǎng)下VSC-HVDC系統(tǒng)特性的研究現(xiàn)狀，從控制器特性方面和控制器優(yōu)化方面等進行綜述;
　　其次，建立聯(lián)接弱交流電網(wǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)的電磁暫態(tài)模型和小信號模型。在PSCAD/EMTDC中建立基于不同控制方法的VSC-HVDC整流側和逆變側系統(tǒng)模型，同時選取合適的狀態(tài)變量，在MATLAB中建立相應的小信號模型，并通過有功功率微小的階躍模擬小擾動，觀察相關物理量的變化，對比仿真結果驗證小信號模型建

4、立的正確性;
　　再次，開展交流側為電壓源時VSC-HVDC系統(tǒng)的無功類控制器的適用性分析?；诮⒌亩鄠€小信號模型，得到相應的特征矩陣，在同等無功功率水平下，分析采用不同控制方法時系統(tǒng)主導極點的變化，以及系統(tǒng)的臨界有功功率傳輸極限值差異，此外利用參與因子法分析影響主導極點的主要狀態(tài)變量，結論是:影響該系統(tǒng)小信號穩(wěn)定性的主要狀態(tài)變量為公共母線聯(lián)接點的交流電壓，定交流電壓控制較定無功功率控制更適用于聯(lián)接弱交流電網(wǎng)的VSC-HVDC，

5、此時系統(tǒng)將達到更高的有功功率傳輸極限;
　　最后，考慮交流系統(tǒng)的頻率特性，采用同步發(fā)電機模擬慣量，開展關于聯(lián)接含慣量交流電網(wǎng)的VSC-HVDC系統(tǒng)小信號模型建立和特征值分析。在PSCAD中建立VSC-HVDC系統(tǒng)的電磁暫態(tài)模型，同時在MATLAB中建立相應的26階小信號模型，利用特征值分析法分析了相關參數(shù)變化系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，并利用電磁暫態(tài)模型進行仿真對比驗證，結論是:系統(tǒng)小信號穩(wěn)定性隨著系統(tǒng)線路阻抗角減小或短路比降低而減弱;當慣