新能源接入的多端柔性直流输电系统协调控制策略研究
发布时间：2021-04-09 14:08
基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统（Multi-terminal High Voltage DC Transmission System Based on Modular Multilevel Converter,MMC-MTDC）在兼具电压源型换流器（Voltage Sourced Converter,VSC）所有优势的同时,还具有更高的灵活性、可靠性和经济性,呈现出应用场景多样化、控制策略复杂化的特点。伴随着全球能源结构的调整和直流输电技术的发展及应用,MMC-MTDC系统成为新能源并网和电网互联的研究热点,在解决我国西北地区大规模新能源发电基地电能的消纳和外送问题上具有广阔的应用前景。在新能源接入MMC-MTDC系统时,新能源发电随机性与间歇性等特点会导致潮流随机变化,为MTDC系统的控制和运行带来了极大困难。因此,研究大规模新能源电力接入多端柔性直流输电系统的协调优化控制策略对MTDC系统的安全、稳定和经济运行有重要意义。在目前国内外多端柔性直流输电系统协调优化控制策略研究的基础上,本文提出了多层次多目标多时间尺度的协调控制策略,针对自适应下垂控制、基于模型预测的下垂...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MTDC系统拓扑结构
兰州交通大学硕士学位论文-9-2基于自适应下垂调节的多端柔性直流输电系统协调控制2.1多端柔性直流输电系统原理及控制策略2.1.1MMC的工作原理多端柔性直流输电系统是由三端或三端以上基于电压源型换流器的换流站及其相连的直流系统共同组成的高压直流输电系统。目前，柔性直流输电技术中采用的电压源型换流器主要由3种，即两电平换流器、三电平换流器和模块化多电平换流器(MMC)。本文选择新一代的MMC作为多端柔性直流输电系统的换流器。图2.1为MMC的主电路拓扑。每个MMC有6个桥臂，三相中每一相都可以划分为上桥臂和下桥臂。上、下桥臂均由n个子模块(Sub-Module，SM)级联桥臂电感Larm组成，上下两个桥臂构成一个相单元，6组级联桥臂组合构成三相换流器。usa、usb、usc为MMC输出的交流电压；Udc和Idc分别为直流电压和电流；P、N为直流母线连接点。图2.1MMC主电路拓扑MMC半桥型子模块由两个带有反并联二极管(VD1、VD2)的IGBT(VT1、VT2)构成的半桥以及一个并联电容C组成。子模块的结构如图2.2所示，其中，usm为子模块端
缪梗琲sm为流过该子模块的电流。子模块可以被视为一个两端元件，在两个开关单元（开关单元指IGBT与反并联二极管所组成的单元）的作用下，usm可以在电容电压UC与0之间进行切换。子模块还设有保护开关部分，由高速旁路开关K1和压接式晶闸管K2组成。当子模块发生故障的时候，K1能迅速旁路故障子模块，并保证桥臂电流的连续性。当发生换流器直流母线短路或传输线短路等严重的故障时，因K2具有良好的抗电流冲击能力，能保护与它并联的续流二极管。因此，K1和K2极大地增强了子模块的安全性和实用性[51]。图2.2MMC子模块结构图MMC的子模块单元有6种工作模式，闭锁、投入和切除3种基本的工作状态，工作状态由VT1、VT2与VD1、VD2的状态以及电流方向共同决定。闭锁状态：VT1和VT2都关断。这种状态是非正常工作状态，正常运行时不允许出现这种工作状态，但是可以用于MMC启动时向子模块充电以及故障时将子模块电容器旁路。投入状态：VT1开通，VT2关断，此时电容是投入状态，子模块输出电压为UC。电容的工作状态可能是放电，也可能是充电。切除状态：VT1关断，VT2开通，此时子模块被旁路出主电路，此时输出的电压一定为0。MMC的工作原理不同于两电平换流器和三电平换流器，它是通过阶梯波的方式来逼近正弦波，主流的调制方法是最近电平逼近调制(NearestVoltageLevelModulation,NLM)。MMC应用于高压直流输电时，一般需串联几十或上百个SM，电平数也将达到几十或上百个，最近电平逼近调制法通过阶梯波调制可以得到高质量的电压波形。MMC桥臂电压是由该桥臂子模块的通断数量所决定的。正常运行时，NLM通过控制上下桥臂中子模块的通断数量来跟踪给定的电压波形，即可在交流侧通过阶梯波逼近得到所需的正弦电压波
【参考文献】：
期刊论文
[1]连接低惯量系统的VSC-MTDC的自适应下垂控制[J]. 翟冬玲,韩民晓,马骏鹏,王鹏. 电力自动化设备. 2019(02)
[2]张北柔直电网的构建与特性分析[J]. 郭贤珊,周杨,梅念,赵兵. 电网技术. 2018(11)
[3]基于模块化多电平换流器的直流电网小信号建模[J]. 鲁晓军,林卫星,向往,文劲宇. 中国电机工程学报. 2018(04)
[4]光伏电站经柔性直流集电送出系统的低电压穿越协调控制策略[J]. 王岩,魏林君,高峰,刘超,郝全睿,李琰. 电力系统保护与控制. 2017(14)
[5]参与电网调频的多端柔性直流输电系统自适应下垂控制策略[J]. 王炜宇,李勇,曹一家,许志伟,谭益. 电力系统自动化. 2017(13)
[6]论基于柔直电网的西部风光能源集中开发与外送[J]. 潘垣,尹项根,胡家兵,何俊佳. 电网技术. 2016(12)
[7]柔性直流输电系统控制研究综述[J]. 李兴源,曾琦,王渝红,张英敏. 高电压技术. 2016(10)
[8]含直流配电网的交直流潮流计算[J]. 雷婧婷,安婷,杜正春,袁峥. 中国电机工程学报. 2016(04)
[9]多端直流输电系统控制研究综述[J]. 徐殿国,刘瑜超,武健. 电工技术学报. 2015(17)
[10]适用于大规模风电并网的多端柔性直流输电系统控制策略[J]. 李程昊,詹鹏,文劲宇,罗卫华,高凯,张忠林. 电力系统自动化. 2015(11)
博士论文
[1]基于MMC的多端直流输电系统控制方法研究[D]. 胡静.华北电力大学 2013
本文编号：3127760
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MTDC系统拓扑结构
兰州交通大学硕士学位论文-9-2基于自适应下垂调节的多端柔性直流输电系统协调控制2.1多端柔性直流输电系统原理及控制策略2.1.1MMC的工作原理多端柔性直流输电系统是由三端或三端以上基于电压源型换流器的换流站及其相连的直流系统共同组成的高压直流输电系统。目前，柔性直流输电技术中采用的电压源型换流器主要由3种，即两电平换流器、三电平换流器和模块化多电平换流器(MMC)。本文选择新一代的MMC作为多端柔性直流输电系统的换流器。图2.1为MMC的主电路拓扑。每个MMC有6个桥臂，三相中每一相都可以划分为上桥臂和下桥臂。上、下桥臂均由n个子模块(Sub-Module，SM)级联桥臂电感Larm组成，上下两个桥臂构成一个相单元，6组级联桥臂组合构成三相换流器。usa、usb、usc为MMC输出的交流电压；Udc和Idc分别为直流电压和电流；P、N为直流母线连接点。图2.1MMC主电路拓扑MMC半桥型子模块由两个带有反并联二极管(VD1、VD2)的IGBT(VT1、VT2)构成的半桥以及一个并联电容C组成。子模块的结构如图2.2所示，其中，usm为子模块端
缪梗琲sm为流过该子模块的电流。子模块可以被视为一个两端元件，在两个开关单元（开关单元指IGBT与反并联二极管所组成的单元）的作用下，usm可以在电容电压UC与0之间进行切换。子模块还设有保护开关部分，由高速旁路开关K1和压接式晶闸管K2组成。当子模块发生故障的时候，K1能迅速旁路故障子模块，并保证桥臂电流的连续性。当发生换流器直流母线短路或传输线短路等严重的故障时，因K2具有良好的抗电流冲击能力，能保护与它并联的续流二极管。因此，K1和K2极大地增强了子模块的安全性和实用性[51]。图2.2MMC子模块结构图MMC的子模块单元有6种工作模式，闭锁、投入和切除3种基本的工作状态，工作状态由VT1、VT2与VD1、VD2的状态以及电流方向共同决定。闭锁状态：VT1和VT2都关断。这种状态是非正常工作状态，正常运行时不允许出现这种工作状态，但是可以用于MMC启动时向子模块充电以及故障时将子模块电容器旁路。投入状态：VT1开通，VT2关断，此时电容是投入状态，子模块输出电压为UC。电容的工作状态可能是放电，也可能是充电。切除状态：VT1关断，VT2开通，此时子模块被旁路出主电路，此时输出的电压一定为0。MMC的工作原理不同于两电平换流器和三电平换流器，它是通过阶梯波的方式来逼近正弦波，主流的调制方法是最近电平逼近调制(NearestVoltageLevelModulation,NLM)。MMC应用于高压直流输电时，一般需串联几十或上百个SM，电平数也将达到几十或上百个，最近电平逼近调制法通过阶梯波调制可以得到高质量的电压波形。MMC桥臂电压是由该桥臂子模块的通断数量所决定的。正常运行时，NLM通过控制上下桥臂中子模块的通断数量来跟踪给定的电压波形，即可在交流侧通过阶梯波逼近得到所需的正弦电压波
【参考文献】：
期刊论文
[1]连接低惯量系统的VSC-MTDC的自适应下垂控制[J]. 翟冬玲,韩民晓,马骏鹏,王鹏. 电力自动化设备. 2019(02)
[2]张北柔直电网的构建与特性分析[J]. 郭贤珊,周杨,梅念,赵兵. 电网技术. 2018(11)
[3]基于模块化多电平换流器的直流电网小信号建模[J]. 鲁晓军,林卫星,向往,文劲宇. 中国电机工程学报. 2018(04)
[4]光伏电站经柔性直流集电送出系统的低电压穿越协调控制策略[J]. 王岩,魏林君,高峰,刘超,郝全睿,李琰. 电力系统保护与控制. 2017(14)
[5]参与电网调频的多端柔性直流输电系统自适应下垂控制策略[J]. 王炜宇,李勇,曹一家,许志伟,谭益. 电力系统自动化. 2017(13)
[6]论基于柔直电网的西部风光能源集中开发与外送[J]. 潘垣,尹项根,胡家兵,何俊佳. 电网技术. 2016(12)
[7]柔性直流输电系统控制研究综述[J]. 李兴源,曾琦,王渝红,张英敏. 高电压技术. 2016(10)
[8]含直流配电网的交直流潮流计算[J]. 雷婧婷,安婷,杜正春,袁峥. 中国电机工程学报. 2016(04)
[9]多端直流输电系统控制研究综述[J]. 徐殿国,刘瑜超,武健. 电工技术学报. 2015(17)
[10]适用于大规模风电并网的多端柔性直流输电系统控制策略[J]. 李程昊,詹鹏,文劲宇,罗卫华,高凯,张忠林. 电力系统自动化. 2015(11)
博士论文
[1]基于MMC的多端直流输电系统控制方法研究[D]. 胡静.华北电力大学 2013
本文编号：3127760
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3127760.html
