基于背靠背VSC-HVDC复合系统实现UPFC功能研究

发布时间：2020-11-21 20:17

　　 电网互联系统对电网运行的安全性、稳定性以及可控性提出更高的要求。基于模块化多电平(MMC)结构的统一潮流控制器(UPFC)作为电力系统中最有潜力的电力电子装置,多适用于高压大功率的场合,其强大的功能对提高电网的传输能力和暂态稳定性、增强系统的可控性以及优化电网运行具有重要意义。本文在基于背靠背VSC-HVDC并网装置的基础上,结合MMC的结构特点和工作原理,提出一种将MMC结构的并网装置转化为MMC-UPFC的实现方法。在并网装置完成同期并网操作后,将断路器的状态作为特征信号闭锁并联侧和串联侧的换流器,通过相关电气设备的操作实现UPFC装置的转换,使同一装置在不同控制模式下实现不同功能,提高了装置的利用率。在PSCAD/EMTDC仿真软件中验证了该方法的可行性和有效性。在分析MMC-UPFC数学模型的基础上,运用线性自抗扰技术,将电流内环的耦合项作为内部扰动,与外部扰动一起进行状态观测并补偿,设计了二阶线性自抗扰的电流内环控制器,提出基于线性自抗扰的MMC-UPFC控制策略。在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了13电平的MMC-UPFC模型,对含MMC-UPFC的系统进行了仿真。仿真结果表明MMC-UPFC可以有效调节线路潮流。通过对潮流调节过程内环电流的动态响应的变化波形的分析,得出线性自抗扰控制的MMC-UPFC具有响应速度快、输出无超调等优点。对单相接地和三相短路故障的系统电压电流波形进行分析,得出线性自抗扰控制的MMC-UPFC具有抑制电压跌落的功能,使系统在故障切除后可以快速恢复到稳定运行状态。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM721.1
【部分图文】：

背 VSC-HVDC 并网装置主要用于故障后实现电网的快速恢复，文献【3VDC 装置结合功率传递的原理实现电网间的同期并列进行了详细地分析多电平换流器在电压等级高、有功功率传输容量大的场合等方面的应用块化多电平技术(MMC)继承了传统级联式拓扑在器件数量、模块化结构其结构简单、可靠性高、易于实现、控制简单、开关损耗低等优点逐渐成压电压型换流器中最有潜力的是 MMC 结构的换流器，它多适应高压合。本章节主要是在课题组研究的基础上，分析 MMC 的工作原理并建立靠背 VSC-HVDC 并网装置。 的拓扑结构和数学模型 拓扑结构中两个桥臂电感的连接点为交流输出端（V 点），且每个桥臂桥臂电感组成，具体如图 2-1 所示。V 点的相电流是vji ，相电压vju （j=臂，桥臂电流为pji ；相对应的 N 表示下桥臂，桥臂电流为nji （j=a,b,c）；臂等效损耗和串联电抗。直流电压为 2dc U/。

图 2-2 MMC 子模块的结构图Fig.2-2 Structure Diagram of the MMC Sub-module半桥子模块以其控制简单，成本低，可靠性高等优点，使其在工程中被大量应用。分析半桥子模块可知，子模块有 3 种工作状态，6 个工作模式，每个工作模式下的开关的状态不同且电流的方向也不同，具体的情况见表 2-1。表 2-1 子模块的三种工作状态Tab.2-1 Three Working States of the Sub-module状态 闭锁状态 投入状态 切除状态模式

2 基于 MMC 结构的背靠背 VSC-HVDC 并网装置Main : Graphs0.730 0.740 0.750 0.760 0.770 0.780 -0.40-0.200.000.200.400.600.801.001.201.40y下桥臂 上桥臂图 2-3 CPS-SPWM 的原理示意图Fig.2-3 Schematic Diagram of CPS-SPWM制技术的基本原理是要确保每相投入的模块总数是恒定的。阶梯改变，合理的安排上、下臂子模块的个数，用交流侧输出的多电波。模块数越多，输出的电平数越高，输出的电压波形的畸变率意图如图 2-4 所示。
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本文编号：2893544