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海上风电场VSC-HVDC柔性直流输电变流器研究

作　者: 黄川
导　师: 王志新
学　校: 上海交通大学
专　业: 电机与电器
关键词: 海上风电场 柔性直流输电 电压源型变流器 模块化多电平
分类号: TM721.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着全球经济的不断发展,能源危机也越发严重。传统能源因其储量有限、造成大量污染等原因促使人们不断开发新能源。风能作为一种可再生的清洁能源在全球范围内储量丰富,加之土地资源日益紧缺、近海地域风储量富足,大力发展海上风电已成为解决能源危机的一个重要手段。柔性直流输电技术较比传统输电技术有诸多优势,将其广泛应用于近海风场风电的传输和并网连接也成为了发展海上风电的关键。本文着重研究基于电压源型变流器的柔性直流输电变流器(VSC-HVDC)。在介绍VSC-HVDC的基本控制原理的基础上,对其主电路和无源滤波系统的参数进行了详细的分析和计算,并基于同步旋转坐标系(d-q系)设计了海上风电场柔性直流输电变流器的双闭环矢量控制系统,实现了有功功率和无功功率的独立控制。同时针对柔性直流输电系统对变流器要求的大功率应用场合,设计了新型模块化级联多电平变流器(MMC),提出了将参考信号叠加平衡分量方法与电容排序法相结合以解决MMC存在的直流电容电压均压问题。利用仿真软件Matlab/Simulink对所设计的VSC-HVDC和MMC拓扑结构的控制方式进行了仿真验证,仿真结果证实了主电路和滤波系统参数选择的合理性以及所采用的控制方式的有效性采用TI公司的TMS320F28335DSP作为控制芯片搭建了VSC-HVDC实验系统,对双闭环矢量控制编写了DSP程序,同时基于触摸屏和PLC设计了上位操作界面及相应的通讯系统,验证了所设计的拓扑结构和控制方法的正确性。本文的研究对于海上风电场VSC-HVDC系统原理的研究具有一定的理论和实践意义,有助于大功率系统的进一步开发,以实现我国海上风电场VSC-HVDC输电系统的产业化。

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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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