多端柔性直流輸電系統(tǒng)控制策略的研究.pdf

1、穩(wěn)定的直流電壓與合理的負荷功率分配是多端柔性直流輸電（Voltage Source Converter Multi-Terminal Direct Current，VSC-MTDC）系統(tǒng)控制的核心問題，該系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)的雙端直流輸電（High Voltage Direct Current，HVDC）系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多電源供電和多負載受電的靈活運行，更適用于能源互聯(lián)網(wǎng)和可再生能源并網(wǎng)，降低棄光、棄風(fēng)的比率等。同時，在VSC-MTDC系統(tǒng)中，模

2、塊化多電平變換器（Modular Multilevel Converter,MMC）的應(yīng)用更為廣泛，MMC自身結(jié)構(gòu)簡單，擴容能力強，可克服大容量輸電引起的內(nèi)部半導(dǎo)體器件容量受限等問題，也正因為MMC內(nèi)部模塊數(shù)較多，調(diào)制策略的研究對其安全穩(wěn)定運行具有重要的意義。為此，本文對VSC-MTDC系統(tǒng)的控制方法進行了深入的研究，并且圍繞系統(tǒng)電能變換這一重要環(huán)節(jié)對MMC的建模和調(diào)制技術(shù)進行了詳細的分析。具體內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　首先，論

3、文針對VSC-MTDC系統(tǒng)的放射狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提出了一種基于下垂控制的改進功率分配方法。該方法在傳統(tǒng)下垂控制的基礎(chǔ)上，考慮了電壓波動和功率分配兩個因素，在對目標(biāo)變換器進行控制時，引入了直流母線電壓和輸出功率作為比較值，通過比例積分控制器獲取兩個補償分量。同時利用低帶寬通信技術(shù)采集控制信號，最終實現(xiàn)了系統(tǒng)變換器輸出側(cè)的直流母線電壓的提升，以及在線路電阻隨輸電線路長度不同取值不同的情況下負荷功率的合理分配。最后驗證了該控制方法在不同的柔性直

4、流輸電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性。
　　其次，論文針對VSC-MTDC系統(tǒng)，在改進型下垂控制的基礎(chǔ)上，提出了一種最優(yōu)的負荷功率分配方法。通過對系統(tǒng)π型等效輸電線路損耗的分析，基于最優(yōu)功率流動策略對VSC-MTDC系統(tǒng)的直流電壓和功率分配進行優(yōu)化，得到最小損耗時的各個端口的輸出電壓，再結(jié)合下垂控制中參考輸出電壓的公式，計算出最優(yōu)的比例系數(shù)來分配系統(tǒng)的功率。最后分析了線路參數(shù)和通信延遲對系統(tǒng)的影響，確定了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　論文

5、分析了MMC的過調(diào)制問題。通過對MMC的廣義建模可知，基頻分量的幅值反映了變換器的調(diào)制比，因此需要減小MMC調(diào)制比的最大值從而避免過調(diào)制。本文提出了一種調(diào)制方法，在調(diào)制比中插入補償分量以便于降低MMC調(diào)制比中的基頻分量，結(jié)合MMC子模塊電容參數(shù)的設(shè)計和變換器的運行范圍，分析了調(diào)制比中抑制環(huán)流的補償分量與電容電壓紋波之間的數(shù)量關(guān)系，最終得到了MMC最大調(diào)制比的取值范圍。該方法有效地抑制了系統(tǒng)環(huán)流，避免了過調(diào)制現(xiàn)象的發(fā)生，有利于MMC系統(tǒng)的

6、穩(wěn)定運行。
　　最后，論文針對VSC-MTDC系統(tǒng)，詳細分析了交流側(cè)單相接地故障的控制問題。提出一種通用控制方法，通過采用信號延遲消除法對并網(wǎng)電流進行正負序分解，推導(dǎo)了在不同運行模式下產(chǎn)生的電流參考值，利用比例諧振控制器控制并網(wǎng)電流。同時，針對多電平VSC-MTDC系統(tǒng)，通過理論分析最終得到了MMC的直流側(cè)等效阻抗模型，并進一步討論了調(diào)制比中補償分量以及MMC子模塊電容等參數(shù)和等效阻抗模型的相關(guān)性。根據(jù)MMC直流側(cè)等效阻抗模型，分