提高VSC-HVDC系統(tǒng)向無源網(wǎng)絡供電可靠性的方法探究.pdf

1、與傳統(tǒng)高壓直流輸電不同，基于電壓源換流器的高壓直流輸電，采用全控型器件，不存在傳統(tǒng)直流輸電換相失敗的問題，并且能夠直接向無源網(wǎng)絡供電，成為解決城市配電網(wǎng)絡線路走廊不易擴充的有力解決措施。
　　 目前的系統(tǒng)模型主要針對穩(wěn)態(tài)工作情況、無源側故障、切負荷和頻率調整等問題的研究。但是對于重要負荷，供電可靠性的要求越來越高，如果供電電源側出現(xiàn)嚴重的對稱或不對稱故障，長時間的電壓中斷，單純的穩(wěn)態(tài)下的兩端無源供電系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求。

2、　　 為此，本文對嚴重故障時無源側直流電壓的穩(wěn)定方法進行了探索，與已有的針對無源供電的VSC-HVDC單電源系統(tǒng)相比，提高了針對重要負荷的供電可靠性。此方法通過了PSIM仿真軟件驗證，得到了理想的無源側電壓和電流，提高了VSC-HVDC系統(tǒng)向無源網(wǎng)絡供電的可靠性。
　　 本論文主要工作如下:
　　 首先分析了VSC-HVDC系統(tǒng)的運行原理和基本結構，在兩端VSC-HVDC系統(tǒng)結構的基礎上，建立了VSC-HVDC系統(tǒng)三相

3、靜止坐標系及dq坐標系下的低頻數(shù)學模型。并分析各種故障情況，建立了VSC在不平衡電壓下的dq坐標系下的正負序數(shù)學模型。
　　 其次，根據(jù)穩(wěn)態(tài)下的數(shù)學模型，采用穩(wěn)態(tài)下的鎖相環(huán)，設計了穩(wěn)態(tài)下的內環(huán)電流控制、外環(huán)功率控制的雙閉環(huán)控制器，實現(xiàn)VSC交流有功功率和無功功率的獨立控制。針對串級PI調節(jié)的控制系統(tǒng)參數(shù)調節(jié)困難、穩(wěn)定工作域小等缺點，設計了基于反饋線性化的控制方法，簡化了參數(shù)設計，并利用輸出仿真波形的特點優(yōu)化了控制器參數(shù)。

4、　　 第三，基于負序分量對PLL的檢測性能的影響，忽略頻率的偏移，設計了一種針對故障情況的同步相位和對稱分量的實時檢測方案。以抑制負序電流為控制目標，設計出由結構對稱的正序電流控制環(huán)和負序電流控制環(huán)構成的不平衡控制系統(tǒng)。借鑒電網(wǎng)電壓前饋控制思想，設計一種基于負序電壓補償?shù)牟黄胶饪刂撇呗?。這種控制方案不僅能有效地抑制不對稱故障時產(chǎn)生的負序電流，而且大大簡化了控制系統(tǒng)結構，仿真證明，這種方法提高了控制系統(tǒng)的性能。無源側采用定交流電壓控制，

5、供電電源側采用基于負序電壓補償?shù)碾p閉環(huán)控制，設計了兩端VSC-HVDC無源供電控制系統(tǒng)。
　　 最后，在對VSC-HVDC供電系統(tǒng)的故障情況進行仿真分析發(fā)現(xiàn)，以上控制器不能滿足長時間三相接地的嚴重故障情況。于是對直流側電壓的穩(wěn)定方法進行了嘗試探究，提出了通過控制方式切換和蓄電池的切入來維持直流側電壓的新方法。并首次采用了雙電源供電模型，針對重要負荷供電要求，對單個電源單相及三相接地故障等不對稱及嚴重故障情況，進行一系列仿真驗證，