柔性中压直流配电网接地方式及故障暂态分析的研究

发布时间：2020-03-22 23:48

【摘要】：近年来,随着我国产业结构的逐渐转变、负荷类型的多元化和分布式电源的大力发展,传统的交流配电网正受到冲击。同时大功率电力电子技术发展迅速,基于电压源换流器的柔性直流输电技术不断向配电网延伸,使柔性直流配电网成为了国内外学者研究的热点。首先,对比了现有柔性直流配电系统结构的优缺点,提出了基于双端供电型的柔性中压直流配电系统拓扑结构,该系统中压直流线路电压为±10kV。换流器采用三相两电平的电压源换流器,直流变压器采用基于双主动全桥(Dual Active Bridge,DAB)的直流固态变压器。建立了换流器、直流变压器、光伏系统与储能系统的数学模型。分别设计了换流器的定电压控制和定功率控制、直流变压器的双闭环控制、光伏系统的最大功率点跟踪控制、储能系统的恒功率控制。在PSCAD/EMTDC仿真环境下,搭建了基于双端供电型的柔性中压直流配电系统仿真模型,对系统稳态运行状态进行了仿真分析。其次,建立了换流变压器在不同接线方式下,交流侧线路单相接地故障和直流侧线路单极接地故障的故障模型。研究了换流器直流侧不同接地方式和换流变压器不同接线方式对系统故障暂态特性的影响。通过理论分析和仿真,分析了不同系统接地方式存在的问题,最终确定换流变压器Yn/Δ接线、换流器直流侧电容采用分裂中点高阻接地的方式。第三,基于采用的系统接地方式,研究了系统各区域的故障特性。建立了换流器交流侧单相接地故障、直流侧单极接地和双极短路的故障模型,并分析了故障对其他区域的影响。最后在PSCAD/EMTDC软件中建立了基于双端供电型的柔性中压直流配电系统的电磁暂态模型。通过分析计算和仿真,证明了该系统接地方式可有效地限制接地故障电流的过流水平,维持直流电压稳定,提高了系统的供电可靠性,具有较强的故障穿越能力和故障恢复能力。
【图文】：

等效电路图,电压源换流器,等效电路,换流器

U2 io图2-6 DAB变换器控制框图Fig. 2-6 DAB converter control block diagram 电压源换流器SC 是由全控器件构成的换流器，主要运用脉宽调制技术。与传统的基于半换流技术不同，其具有易于扩展、电压电流谐波含量少、灵活可控、开关损相失败、故障处理能力强等优点，可实现对电网潮流的解耦控制。按相分，可分为三相换流器、单相换流器。也可按电平区分，可分成两电平、三电平平换流器。本文换流器采用三相两电平的电压源换流器，因为其结构简单便于VSC 的基本原理与数学模型电压源换流器为三相两电平的结构时，其等效电路如图 2-7 所示。设 u sx、xi 、相电流， x a 、b 、c，cxnu.表示换流器交流侧相对n 点电压，cxou.表交流侧相对o 点电压。R 表示交流系统等效电阻，，L表示交流系统等效电感侧电阻，loadi 为负荷电流。

控制流程图,控制流程图,光伏电池,最大功率点

柔性直流配电系统建模与控制UnkTqt/1（中，1n是光伏电池串联的数目，2n是光伏电池并联数，tU是光伏光伏发电系统的控制策略，广泛应用的是最大功率点跟踪控制(Mst 电路中的电力电子开关使光伏板在光照强度和温度随机变化时，率。本文设计的最大功率点跟踪控制采用扰动观察法，因为其应用构简单。其控制流程图如图 2-17 所示。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM862

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