基于VSC的HVDC控制及其動(dòng)態(tài)特性研究.pdf

1、大功率電力電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是大功率全控電力電子器件，如IGBT,IGCT,GTO的發(fā)展，使得利用VSC(VoltageSourced Converter)技術(shù)構(gòu)成直流輸電換流站成為現(xiàn)實(shí)，從而形成一種新型的VSCHVDC，這種新型直流輸電系統(tǒng)典型的代表是HVDCLight，目前輸送功率最大達(dá)到了350MW，直流電壓達(dá)到±150kV，500-1000MW將是下一代發(fā)展目標(biāo)，預(yù)計(jì)隨著器件進(jìn)一步發(fā)展，VSCHVDC輸出容量會(huì)進(jìn)一步增加，損耗

2、進(jìn)一步降低，成本也會(huì)下降。不同于傳統(tǒng)直流輸電技術(shù)，這種新型直流輸電系統(tǒng)由于采用PWM控制技術(shù)，能夠?qū)Q流站輸出交流電壓幅值和相角在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，而且這種調(diào)節(jié)能夠迅速完成，從而也能對(duì)系統(tǒng)潮流方便進(jìn)行調(diào)節(jié)。另一方面，隨著新能源和分布式發(fā)電的發(fā)展，需要將新能源發(fā)電通過(guò)一定的變換環(huán)節(jié)輸入電網(wǎng)，VSCHVDC無(wú)疑是一種合適的方式。這種新型HVDC系統(tǒng)由于采用了完全不同于傳統(tǒng)HVDC控制方式，給電力系統(tǒng)帶來(lái)了全新的特征，如何對(duì)VSCHVDC本

3、身進(jìn)行控制以及新型直流系統(tǒng)引入后交直流系統(tǒng)之間相互影響是一個(gè)待研究的問(wèn)題，本文重點(diǎn)在于建立VSCHVDC在電力系統(tǒng)中模型基礎(chǔ)上，提出VSCHVDC控制策略，研究了引入新型HVDC系統(tǒng)后交直流系統(tǒng)間相互影響。本文在第二章建立了VSCHVDC在電力系統(tǒng)中的模型，包括AC/DC交直流混合系統(tǒng)，以及含有多臺(tái)發(fā)電機(jī)和VSC直流輸電系統(tǒng)的多機(jī)系統(tǒng)模型，同時(shí)也在第八章建立了多換流站的模型。第三章提出一種基于dq坐標(biāo)軸分解的有功和無(wú)功解耦控制策略，并用

4、仿真研究了在提出的控制策略下交直流系統(tǒng)間相互影響，研究表明，在本文提出的解耦控制策略下，達(dá)到了預(yù)期控制效果，系統(tǒng)具有較好動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能；另外在第三章提出了一種VSC直流輸電系統(tǒng)的逆系統(tǒng)非線性控制策略，實(shí)現(xiàn)了有功和無(wú)功的解耦控制，該控制使得VSCHVDC系統(tǒng)在大擾動(dòng)情況下有較好的穩(wěn)定特性；傳統(tǒng)直流系統(tǒng)中，常用直流功率調(diào)制來(lái)改善系統(tǒng)運(yùn)行，所以在第四章，探討了在有VSCHVDC的交直流混合系統(tǒng)中，利用VSCHVDC的混合功率調(diào)制的方法來(lái)改善系統(tǒng)

5、運(yùn)行，研究表明，在選擇合適調(diào)制信號(hào)后，能夠改善系統(tǒng)在各種擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)性能。在第五章提出一種發(fā)電機(jī)勵(lì)磁和VSC直流輸電系統(tǒng)的優(yōu)化協(xié)調(diào)控制策略，將該優(yōu)化控制策略應(yīng)用到AC/DC以及多機(jī)系統(tǒng)中，仿真證明，在該控制策略下，交直流系統(tǒng)在發(fā)生故障或者擾動(dòng)后，能夠迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，同時(shí)，在多機(jī)系統(tǒng)中對(duì)比了采用優(yōu)化協(xié)調(diào)控制策略和常規(guī)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)與VSCHVDC分開(kāi)調(diào)節(jié)兩種情況，研究表明本文提出的優(yōu)化協(xié)調(diào)控制策略顯示出比常規(guī)分開(kāi)調(diào)節(jié)方式更好的效果；在第六

6、章分析了VSCHVDC基本控制特性，對(duì)比了相同的條件下，采用VSC直流輸電和傳統(tǒng)直流輸電給系統(tǒng)帶來(lái)的不同影響，仿真證明，采用了VSC直流輸電后，在適當(dāng)?shù)目刂扑惴ㄏ?，VSC直流輸電系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用更利于系統(tǒng)穩(wěn)定和運(yùn)行；第七章將遺傳算法引入到VSC直流輸電系統(tǒng)控制中，利用VSC直流輸電系統(tǒng)潮流快速控制能力，提出一種發(fā)電機(jī)和直流系統(tǒng)綜合穩(wěn)定調(diào)節(jié)算法，使交直流混合系統(tǒng)故障或者大小擾動(dòng)下具有較好動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，并用遺傳算法對(duì)控制器相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，

7、仿真表明，用遺傳算法對(duì)控制器相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，系統(tǒng)響應(yīng)較優(yōu)化前有顯著的改善，驗(yàn)證了遺傳算法在VSC直流輸電系統(tǒng)中應(yīng)用的有效性。VSCHVDC由于在潮流反轉(zhuǎn)時(shí)保持電壓極性不變，可以用多個(gè)VSC換流站構(gòu)成一種新型多端直流傳輸系統(tǒng)，第八章利用matlab/simulink建立了有多個(gè)VSC換流站的多端直流傳輸系統(tǒng)，提出一種多端HVDC的“系統(tǒng)控制＋站內(nèi)控制”的控制模式和單端電壓控制策略，研究了在該控制策略下，系統(tǒng)在各種擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)行為。研究