适用于VSC-HVDC连接极弱受端交流电网的功率阻尼同步控制方法研究

发布时间：2017-11-26 11:06

本文关键词：适用于VSC-HVDC连接极弱受端交流电网的功率阻尼同步控制方法研究

【摘要】：基于经典电流矢量控制(Classic Vector Current Control, CVCC)的电压源换流器型高压直流输电(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current, VSC-HVDC)系统在连接弱交流系统工况下,受锁相环(Phase Locked Loop, PLL)动态特性的负面影响,运行特性变差。功率同步控制(Power Synchronization Control, PSC)消除了弱交流系统下PLL的负面影响,是目前VSC-HVDC连接弱交流电网的一种有效控制策略,但为了限制流过换流器的交流电流,需切换备用PLL以保持与交流系统的同步。结合CVCC与PSC的技术优势,可有效改善VSC-HVDC在极弱交流电网下的运行特性。首先对比了CVCC与PSC的技术特点,在保留CVCC双闭环结构及PLL的基础上,基于同步发电机的外部特性及VSC数学模型对内环电流控制器进行优化设计。在内环电流控制器中引入了功率同步环节(Power Synchronization Loop, PSL)及功率阻尼环节(Power Damping Loop, PDL),提出了一种适用于VSC-HVDC连接极弱受端交流电网的功率阻尼同步控制(Power Damping Synchronization Control, PDSC)方法。然后,建立了基于PDSC的VSC-HVDC系统小信号数学模型,并在MATLAB与PSCAD/EMTDC仿真平台上验证了所建立小信号模型的正确性。在此基础上,基于小信号分析方法理论分析了受端交流系统短路容量比(Short Circuit Ratio, SCR) SCR=1.0时,PLL,PSL与PDL的参数对VSC-HVDC稳定性的影响,以及不同受端交流系统SCR下PSL与PDL的参数稳定域及VSC-HVDC系统可传输的最大有功功率(Maximum Available Power, MAP),并在PSCAD/EMTDC上搭建模型进行验证。最后,针对极弱受端交流系统模型的不确定性,基于自抗扰控制(Auto Disturbance Rejection Control, ADRC)原理优化了外环电压电压控制器,并针对模块化多电平换流器高压直流输电系统(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current, MMC-HVDC),设计了相应的基于自抗扰控制器的环流抑制及负序电流抑制控制器。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1

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