基于MMC-HVDC聯(lián)網(wǎng)風電場的低電壓穿越技術(shù)研究.pdf

1、在化石能源日益緊缺的情況下，探索一條清潔、可持續(xù)發(fā)展的新能源道路是人類的共同目標。風能作為發(fā)展較快的新能源之一，是目前新能源技術(shù)的研究熱點。電網(wǎng)對風電并網(wǎng)也提出了嚴格的要求，低電壓穿越能力便是其中之一。風電場柔性直流輸電并網(wǎng)方式不僅解決了大容量遠距離海上風電交流并網(wǎng)遇到的眾多難題，也可很大程度上提高其低電壓穿越能力。模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)作為一種新型拓撲結(jié)構(gòu)的電壓源型換流器

2、近年來備受關(guān)注，可將其應用至風電場并網(wǎng)中以改善風電場并網(wǎng)特性及其低電壓穿越能力。
　　 首先，論文分析了雙饋風力發(fā)電機的數(shù)學模型及其控制原理，在PSCAD/EMTDC中搭建了雙饋風機的電磁暫態(tài)模型，并在此模型基礎上進行擴展搭建了風電場模型。其次，對MMC-HVDC進行了原理分析及換流器控制原理和控制器設計的研究，介紹了風電場基于MMC-HVDC聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其主要技術(shù)參數(shù)，針對風電場特性及系統(tǒng)要求設計了聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中MMC-HVDC風電

3、場側(cè)換流器及系統(tǒng)側(cè)換流器的控制器。接下來，在PSCAD/EMTDC中搭建了風電場MMC聯(lián)網(wǎng)仿真模型，并通過仿真分析驗證了此模型的正確性。之后，分析了聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)點發(fā)生故障時風電場及直流系統(tǒng)的故障特性，及發(fā)生不對稱故障時負序分量給聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)帶來的危害。針對并網(wǎng)點發(fā)生對稱性故障的情況，通過投切直流系統(tǒng)側(cè)的耗能電阻以消耗系統(tǒng)輸送不出的剩余功率。對于不對稱故障的情況，設計了MMC正負序控制器，采用了抑制負序電流的控制策略以保護換流設備安全，并提出

4、了一種有功功率控制策略以保證故障時刻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有功功率的傳輸，維持系統(tǒng)的功率平衡。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建的風電場MMC聯(lián)網(wǎng)模型上，針對系統(tǒng)并網(wǎng)點各類故障進行了仿真分析。仿真結(jié)果表明，對稱性故障情況下直流側(cè)耗能電阻的投切可維持系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行，使風電場與故障隔離;不對稱故障情況下，其控制策略可有效抑制負序電流保證風電場有功功率的輸送，保證了聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。仿真結(jié)果驗證了本文所提的控制策略可實現(xiàn)風電場與系統(tǒng)故障的隔離、避免