联结风电场的MMC-HVDC输电系统控制策略研究

发布时间：2020-02-14 23:04

【摘要】：随着化石资源的枯竭,风能逐渐受到了人们的关注。而海上风电场相比陆地风电场其效率更高,建设成本更低,因此更受到人们的青睐。通过交流输电联结海上风电场具有一些缺点:功率损耗大、电压下降程度较高、交流电网可靠性下降。电力电子技术的快速发展使直流输电技术得到了工程的应用,基于模块化多电平换流器(MMC)的第三代直流输电技术能够有效地解决风电的并网问题。针对DFIG的数学模型和控制策略进行了理论分析,利用PSCAD/EMTDC仿真平台建立了双馈风机模型,通过仿真验证了搭建的风机模型能够正确地反应实际风机特性。分析了MMC和MMC-HVDC输电系统的工作原理和控制方法,针对MMC-HVDC输电系统设计了双闭环控制策略,利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了两端MMC-HVDC输电系统,通过仿真验证了双闭环控制策略的有效性。研究了联结风电场的两端MMC-HVDC输电系统,针对电网侧发生对称性故障情况,将直流电压变化量转换为频率变化量送至风电场侧换流器,通过控制DFIG转子速度使其储存能量,从而调节风电场输出的有功功率,减小直流电压在故障期间的波动;针对电网侧发生不对称故障情况,提出了控制策略能够抑制故障期间系统的负序电流,并保证了故障期间输入电网侧的有功功率,降低了故障期间系统的不平衡功率。利用PSCAD/EMTDC仿真平台,对并网点发生故障进行了仿真分析,仿真结果表明了控制策略在故障期间抑制了直流电压波动,使直流系统持续稳定地运行。详细阐述了常见的三种多端MMC-HVDC控制策略:主从控制、多点电压下降控制和直流功率协调控制。对三种策略进行了仿真对比,分析了各自的优缺点。提出了基于改进电压下降策略的协调控制方法,该方法根据联接本地电网和远方电网的换流站的运行状态以及直流电压的运行范围来切换不同的控制模式。利用PSCAD/EMTDC仿真平台,建立了联结风电场的四端MMC-HVDC输电系统,分别对不同程度的风电功率波动、电压站退出运行以及电网侧发生三相故障等情况进行了仿真分析,验证了提出的控制策略能够有效地提高系统运行的可靠性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1

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本文编号：2579632