多端柔性直流输电系统的协调控制与优化运行研究

发布时间：2017-10-19 22:09

  本文关键词：多端柔性直流输电系统的协调控制与优化运行研究

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【摘要】：基于电压源换流器的多端柔性直流系统能够实现多电源供电、多落点受电、孤岛供电以及有利于分布式能源和风电并网,比双端系统更为灵活可靠性更高。多端直流电网包含若干直流端,对直流系统来说,电压必须保持在一个限定的范围内以保证电源和负载的正常运行,否则会造成整个系统的崩溃。此外当某一个换流站因故障退出运行时,其余换流站能抵御一定的扰动,之后过渡到一个新的稳定运行点,所以如何协同控制各直流端以保证系统稳定运行并且完成供电功能是直流电网建设的重要研究课题。因此,本论文针对多端柔性直流系统的原理、多端协调控制策略以及系统的优化运行进行了研究,能够为多端柔性直流工程的实施提供一定的理论依据。电压源换流器级控制作为柔性直流输电技术的核心部分,是柔性直流输电技术区别于传统直流输电技术的关键所在。论文首先分析了电压源换流器的两种主要控制方式:直接控制(间接电流控制)和矢量控制(直接电流控制),确定内外环控制方式,然后对多端柔性直流系统的系统控制策略如松弛节点集中控制、电压裕度控制、电压下垂控制进行研究,并提出了一种基于“多送多受”运行方式下的下垂控制方式以及下垂斜率整定的方法,实现了换流站承担的功率正比于换流站容量的目的。多端柔性直流输电系统能够稳定运行的一个重要前提便是系统的直流电压能够维持在系统所能允许的运行区间之内,即系统直流电压不能太高,否则会降低系统中主设备的绝缘裕度;同样直流电压也不能太低,否则流过系统的直流电流大大增大,将会增加总的系统损耗。本文最后基于传统的下垂控制提出一种斜率自适应调节的电压下垂控制方式,在多端系统中引入一个公共直流参考电压,根据系统直流电压值与预设的稳定电压参考值之间的偏差量来自动调节直流电压下垂斜率,从而使得下垂控制器能够实时调节送端换流器的直流功率,实现对送端换流器的直流电压的调节,减小送端换流器的直流电压值与预设的稳定电压参考值之间的偏差,使系统直流电压更好地运行在安全范围之内。最后对本论文所做的工作进行总结,分析本论文待完成的工作与不足,为进一步研究指明方向。
【关键词】：多端柔性直流系统 协调控制 电压下垂控制 斜率自适应
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题的研究背景和意义10-11
• 1.2 VSC-MTDC研究现状11-14
• 1.3 本论文的主要研究内容和章节安排14-15
• 第二章 VSC-MTDC基本结构及其控制原理15-32
• 2.1 基本运行原理和典型结构15-17
• 2.1.1 功率传输原理15-16
• 2.1.2 多端直流系统的典型网络结构16-17
• 2.2 电压源换流器的矢量控制方式17-25
• 2.2.1 VSC换流器的数学模型18-21
• 2.2.2 双闭环矢量控制21-25
• 2.3 多端柔性直流系统级协调控制策略25-31
• 2.3.1 集中式直流松弛节点26-27
• 2.3.2 电压裕度控制27-29
• 2.3.3 电压下垂控制29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 基于“多送多受”运行方式的下垂控制研究32-48
• 3.1“多送多受”运行方式的下垂控制32-33
• 3.2 基于四端柔性直流系统的下垂斜率整定分析33-37
• 3.3 基于MMC的RTDS仿真系统设计37-44
• 3.3.1 MMC电压源换流器仿真建模37-41
• 3.3.2 内外环控制单元仿真建模41-43
• 3.3.3 交流侧电路仿真建模43-44
• 3.4 仿真验证44-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 基于自适应下垂斜率控制的优化运行48-58
• 4.1 电压功率下垂斜率控制器的设计48-50
• 4.2 基于电压偏差量的自适应式下垂控制50-52
• 4.3 多端系统功率动态响应分析52-54
• 4.4 仿真验证54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 总结与展望58-59
• 5.1 总结58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果62-63
• 致谢63-64
• 答辩委员会对论文的评定意见64

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本文编号：1063597