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用于海上风电并网连接的VSC-HVDC系统的控制策略研究

作　者: 解蕾
导　师: 解大
学　校: 上海交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: VSC-HVDC 直接功率控制 滞环 多电平
分类号: TM721.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着电力电子技术和新能源发电的快速发展,出现了基于VSC(Voltage Sourced Converters)技术的柔性直流输电系统,VSC-HVDC。VSC-HVDC系统是一种基于电压源换流器(VSC)和串联绝缘栅双极晶体管(IGBT)的新型直流输电技术。就目前来看,VSC-HVDC系统的控制策略硬件实现和输送容量方面成为了其发展的瓶颈,本文的主要工作就是通过应用合理的控制策略,一方面提高系统输送容量,另一方面使其硬件实现简单化。文中阐述了两电平VSC-HVDC结构和工作原理,将直接功率控制算法和空间矢量算法作比较,直接功率控制方法对有功功率和无功功率进行独立协调控制,且就算法复杂度来说,硬件实现较空间矢量算法来得简单;同时,为了提高系统输送容量,文中研究了三电平VSC-HVDC系统的结构和工作原理,同样采用了直接功率控制算法,通过三个滞环控制协调控制有功功率、无功功率以及中点电压。基于直接功率控制的两电平VSC-HVDC和三电平VSC-HVDC系统进行了仿真,对两侧换流器交流电流、电压和直流电压进行了分析,实现了双侧换流器的独立控制。对于两电平VSC-HVDC系统,仿真结果仿真结果证明VSC-HVDC系统能够保持直流电压稳定,并可协调控制有功功率和无功功率以实现能量的传输,同时通过调节系统侧无功功率参考值可以满足系统不同的无功需求;对于三电平VSC-HVDC系统,仿真结果证实中点电压、有功、无功功率被很好地控制,输送容量较两电平VSC-HVDC来说有了明显的增长。对于VSC-HVDC系统的应用,文中研究了带分散风机控制和直流输电的海上风电场并网控制,利用基于功率控制的方法对VSC-HVDC系统并网控制进行了仿真研究,实现了双侧的独立控制,风电场侧由多台分散风机各自带换流器组成,分别采用基于滞环比较的功率控制,而逆变侧换流器采用基于虚拟磁链的直接功率控制。仿真结果证实了基于此算法的VSC-HVDC系统连接大型海上风电场,可以正常稳定地运行,多台换流器对有功功率和无功功率分别进行协调控制,并且可以满足系统不同的无功需求。将三电平VSC-HVDC与风电场相连,同样可以解决传输容量和电能质量方面的问题,取得较好的效果。

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 输配电技术 > 输电制度 > 直流制输电
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