柔性直流电网小信号建模及稳定性分析
发布时间：2021-01-02 22:53
基于电压源型换流器（voltage source converter,VSC）的柔性直流输电技术具有有功无功控制解耦、能连接无源网络等优点,且不存在换相失败问题。采用柔性直流输电技术构建直流电网是实现大规模新能源并网和远距离外送的优选方案。小信号稳定性是柔性直流电网运行与规划中需要重点关注的问题之一。目前关于柔性直流电网的小信号模型和小信号稳定性分析尚缺乏规范化的建模和系统性的分析。本文围绕柔性直流电网的小信号建模和小信号稳定性分析,系统研究了柔性直流电网常用的三类VSC的状态空间模型、稳态解析模型和小信号模型的统一建模方法,研究了柔性直流电网规模化高效建模、参数对小信号稳定性影响及提高小信号稳定性方案等关键技术问题,主要工作如下:（1）提出了两电平VSC、基于半桥型子模块的模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）和半桥、全桥子模块混合构成的混合型MMC的状态空间模型、稳态解析模型和小信号模型的统一建模方法,并通过与电磁暂态仿真模型对比验证了建模方法的准确性。该套建模理论规范了换流器的电气系统与控制系统、外界交流系统、直流网络的接口,从而方...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：181 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 柔性直流输电系统小信号建模及稳定性分析研究现状
1.3 论文主要研究内容
2 两电平电压源型换流器建模及运行研究
2.1 引言
2.2 两电平VSC状态空间模型
2.3 两电平VSC稳态模型及运行特性分析
2.4 两电平VSC小信号模型
2.5 小信号模型正确性验证
2.6 小结
3 半桥型模块化多电平换流器建模及运行研究
3.1 引言
3.2 MMC在静止坐标系下状态空间模型
3.3 MMC旋转坐标系下状态空间模型
3.4 MMC稳态模型
3.5 MMC小信号模型
3.6 模型正确性验证
3.7 MMC运行区间分析
3.8 小结
4 混合型模块化多电平换流器建模及运行研究
4.1 引言
4.2 混合型MMC状态空间及稳态建模
4.3 混合型MMC小信号建模
4.4 模型精确性验证
4.5 混合型MMC功率运行区间分析
4.6 小结
5 柔性直流电网小信号建模研究
5.1 引言
5.2 柔性直流电网模块式状态空间建模
5.3 柔性直流电网模块式小信号建模
5.4 仿真验证
5.5 小结
6 限流电抗器对柔性直流电网小信号稳定性影响分析
6.1 引言
6.2 根轨迹分析
6.3 不稳定模态分析及时域仿真
6.4 系统运行点及拓扑对限流电抗器稳定性分析结果的影响
6.5 阻尼控制器设计
6.6 阻尼控制作用分析
6.7 小结
7 控制器参数对柔性直流电网小信号稳定性影响分析
7.1 引言
7.2 内环控制器参数
7.3 外环控制器参数
7.4 环流抑制器参数
7.5 信号滤波器参数
7.6 小结
8 总结与展望
8.1 全文总结
8.2 后续研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文及专利
附录2 攻读博士学位期间参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]LCC-MMC型混合直流输电系统小干扰动态模型[J]. 郭春义,殷子寒,王烨,赵成勇. 中国电机工程学报. 2018(16)
[2]柔性直流输电接入弱交流电网时锁相环和电流内环交互作用机理解析研究[J]. 吴广禄,周孝信,王姗姗,梁军,赵兵,王铁柱,李英彪,杨艳晨. 中国电机工程学报. 2018(09)
[3]MMC-HVDC系统在整流和逆变工作模式下的小干扰稳定性对比研究[J]. 郭春义,殷子寒,赵成勇. 中国电机工程学报. 2018(24)
[4]直流输电系统虚拟并联电阻阻尼控制策略研究[J]. 万勋,李云丰,彭敏放. 中国电机工程学报. 2018(12)
[5]模块化多电平换流器的降阶小信号模型研究[J]. 李正,郝全睿,尹晓东,王淑颖. 中国电机工程学报. 2018(12)
[6]交流系统不对称时MMC系统小信号稳定性研究[J]. 杨佳艺,赵成勇,郭春义. 中国电机工程学报. 2018(12)
[7]基于频率同步控制的VSC-HVDC在弱交流系统下的动态特性研究[J]. 郭春义,宁琳如,刘炜,赵成勇,刘栋. 中国电机工程学报. 2017(15)
[8]风电场柔性直流并网系统镇定器的频域分析与设计[J]. 吕敬,蔡旭. 中国电机工程学报. 2018(14)
[9]提高风场柔直并网系统稳定性的控制器参数优化设计[J]. 吕敬,蔡旭. 中国电机工程学报. 2018(02)
[10]基于平均值模型的双端MMC-HVDC系统小信号建模[J]. 喻悦箫,刘天琪,王顺亮,彭乔,王峰. 中国电机工程学报. 2018(10)
博士论文
[1]模块化多电平换流器型直流输电系统的稳态运行解析和控制技术研究[D]. 周月宾.浙江大学 2014
[2]基于电压源换流器的高压直流输电系统数学建模与仿真分析[D]. 郑超.中国电力科学研究院 2006
本文编号：2953797
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：181 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 柔性直流输电系统小信号建模及稳定性分析研究现状
1.3 论文主要研究内容
2 两电平电压源型换流器建模及运行研究
2.1 引言
2.2 两电平VSC状态空间模型
2.3 两电平VSC稳态模型及运行特性分析
2.4 两电平VSC小信号模型
2.5 小信号模型正确性验证
2.6 小结
3 半桥型模块化多电平换流器建模及运行研究
3.1 引言
3.2 MMC在静止坐标系下状态空间模型
3.3 MMC旋转坐标系下状态空间模型
3.4 MMC稳态模型
3.5 MMC小信号模型
3.6 模型正确性验证
3.7 MMC运行区间分析
3.8 小结
4 混合型模块化多电平换流器建模及运行研究
4.1 引言
4.2 混合型MMC状态空间及稳态建模
4.3 混合型MMC小信号建模
4.4 模型精确性验证
4.5 混合型MMC功率运行区间分析
4.6 小结
5 柔性直流电网小信号建模研究
5.1 引言
5.2 柔性直流电网模块式状态空间建模
5.3 柔性直流电网模块式小信号建模
5.4 仿真验证
5.5 小结
6 限流电抗器对柔性直流电网小信号稳定性影响分析
6.1 引言
6.2 根轨迹分析
6.3 不稳定模态分析及时域仿真
6.4 系统运行点及拓扑对限流电抗器稳定性分析结果的影响
6.5 阻尼控制器设计
6.6 阻尼控制作用分析
6.7 小结
7 控制器参数对柔性直流电网小信号稳定性影响分析
7.1 引言
7.2 内环控制器参数
7.3 外环控制器参数
7.4 环流抑制器参数
7.5 信号滤波器参数
7.6 小结
8 总结与展望
8.1 全文总结
8.2 后续研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文及专利
附录2 攻读博士学位期间参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]LCC-MMC型混合直流输电系统小干扰动态模型[J]. 郭春义,殷子寒,王烨,赵成勇. 中国电机工程学报. 2018(16)
[2]柔性直流输电接入弱交流电网时锁相环和电流内环交互作用机理解析研究[J]. 吴广禄,周孝信,王姗姗,梁军,赵兵,王铁柱,李英彪,杨艳晨. 中国电机工程学报. 2018(09)
[3]MMC-HVDC系统在整流和逆变工作模式下的小干扰稳定性对比研究[J]. 郭春义,殷子寒,赵成勇. 中国电机工程学报. 2018(24)
[4]直流输电系统虚拟并联电阻阻尼控制策略研究[J]. 万勋,李云丰,彭敏放. 中国电机工程学报. 2018(12)
[5]模块化多电平换流器的降阶小信号模型研究[J]. 李正,郝全睿,尹晓东,王淑颖. 中国电机工程学报. 2018(12)
[6]交流系统不对称时MMC系统小信号稳定性研究[J]. 杨佳艺,赵成勇,郭春义. 中国电机工程学报. 2018(12)
[7]基于频率同步控制的VSC-HVDC在弱交流系统下的动态特性研究[J]. 郭春义,宁琳如,刘炜,赵成勇,刘栋. 中国电机工程学报. 2017(15)
[8]风电场柔性直流并网系统镇定器的频域分析与设计[J]. 吕敬,蔡旭. 中国电机工程学报. 2018(14)
[9]提高风场柔直并网系统稳定性的控制器参数优化设计[J]. 吕敬,蔡旭. 中国电机工程学报. 2018(02)
[10]基于平均值模型的双端MMC-HVDC系统小信号建模[J]. 喻悦箫,刘天琪,王顺亮,彭乔,王峰. 中国电机工程学报. 2018(10)
博士论文
[1]模块化多电平换流器型直流输电系统的稳态运行解析和控制技术研究[D]. 周月宾.浙江大学 2014
[2]基于电压源换流器的高压直流输电系统数学建模与仿真分析[D]. 郑超.中国电力科学研究院 2006
本文编号：2953797
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