基于電壓源型換流器的多端直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制與優(yōu)化研究.pdf

1、目前在大量可再生能源并網(wǎng)的發(fā)展形勢(shì)下，電網(wǎng)須及時(shí)對(duì)其功率進(jìn)行輸送和消納，這就要求電網(wǎng)具有更高的可靠性和更好的靈活性。多端柔性直流(VSC-MTDC)輸電技術(shù)作為柔性直流(VSC-HVDC)輸電技術(shù)的延伸，不僅具有VSC-HVDC輸電技術(shù)輸電容量大、可控性好、具備動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和改善電能質(zhì)量能力、環(huán)境友好性等優(yōu)點(diǎn)，而且其作為構(gòu)建智能電網(wǎng)的重要組成部分，還可以解決可再生能源并網(wǎng)等帶來(lái)的電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量問(wèn)題，解決多電源供電和多落點(diǎn)受電問(wèn)題，

2、具有更加靈活和便捷的特點(diǎn)，因而應(yīng)用前景十分廣闊，目前在世界范圍內(nèi)已有多個(gè)多端直流的工程已經(jīng)投入了實(shí)際運(yùn)行。然而，相比于VSC-HVDC輸電技術(shù)，VSC-MTDC輸電技術(shù)需考慮的問(wèn)題更多，其控制策略更加復(fù)雜，因而有必要對(duì)其進(jìn)行深入研究。一方面，為了保證各種運(yùn)行情況下VSC-MTDC系統(tǒng)直流電壓的穩(wěn)定和有功功率的平衡，必須對(duì)其控制器進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，對(duì)其協(xié)調(diào)控制策略進(jìn)行深入研究;另一方面，為保證VSC-MTDC系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)輸電的經(jīng)濟(jì)性，需要對(duì)

3、其進(jìn)行基于上層控制器的優(yōu)化研究。
　　正是在這樣的研究背景下，本文以電力系統(tǒng)仿真軟件PSCAD/EMTDC為基礎(chǔ)，圍繞著電壓源換流器的數(shù)學(xué)模型和控制器設(shè)計(jì)、VSC-MTDC輸電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略以及優(yōu)化控制等進(jìn)行了深入的研究和探討。
　　本文首先對(duì)電壓源換流器的現(xiàn)有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，包括三相四線(xiàn)制的VSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和三相三線(xiàn)制的VSC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);建立了柔性直流輸電系統(tǒng)在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型和d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的暫態(tài)模

4、型，通過(guò)增加解耦項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)解耦，有利于控制器的設(shè)計(jì);并在所建模型的基礎(chǔ)上，對(duì)柔性直流輸電系統(tǒng)的本地控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用矢量控制也即直接電流控制方式，分別對(duì)柔性直流輸電系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)電流控制器和外環(huán)電壓控制器進(jìn)行了相應(yīng)的推導(dǎo)和分析設(shè)計(jì)，最后在PSCAD軟件中分別對(duì)兩端和三端柔性直流系統(tǒng)進(jìn)行了參數(shù)設(shè)置和仿真分析，驗(yàn)證了矢量控制策略的有效性。
　　然后，在傳統(tǒng)的直流電壓-有功功率控制特性的基礎(chǔ)上，提出了基于直流電壓-有功功率改進(jìn)下降特性的

5、控制模式，并對(duì)上述控制特性進(jìn)行了協(xié)調(diào)控制策略的設(shè)計(jì)，對(duì)多端柔性直流輸電系統(tǒng)中的輔助換流站引入了帶死區(qū)的直流電壓-有功功率下降控制特性，對(duì)定有功功率控制換流站也引入了基于直流電壓-有功功率下降特性的控制方式，并設(shè)計(jì)了上述兩種控制方式的控制結(jié)構(gòu)原理圖;然后以五端柔性直流輸電系統(tǒng)為例，對(duì)其進(jìn)行了參數(shù)選擇與計(jì)算，并對(duì)其直流潮流進(jìn)行了計(jì)算;最后在PSCAD/EMTDC軟件中驗(yàn)證和分析了正常運(yùn)行條件、輔助站交流側(cè)故障、主導(dǎo)站交流側(cè)故障三種情況下控制