基于MMC-HVDC柔直电网的低电压穿越技术研究
发布时间：2021-11-15 18:36
随着我国新能源产业的快速发展,部分地区新能源就地消纳问题也越来越突出,出现了“弃风弃光”现象,它引起了广泛的关注。大规模可再生能源分散开发,通过柔性直流电网汇集,再远距离送出的源-网协调控制是我国解决间歇性可再生能源消纳问题的重要手段,对推动我国能源体系的变革具有深刻意义,且刻不容缓。而柔直电网中最为严重的短路故障,倘若不能及时解除必将导致换流站闭锁,进而致使柔直系统强制脱网。柔直电网换流站的重启过程耗时长,各端协调控制复杂,暂态过程持续时间长,对电网安全稳定运行响应巨大。因此,研究基于模块式多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）技术的柔性直流输电（high voltage direct current transmission,HVDC）系统的低电压穿越技术,对提高其并网可靠性具有重要意义。本文以MMC-HVDC柔性直流网为研究对象,重点研究其低电压穿越技术,主要的研究成果如下:1)柔直电网两端换流站控制模型建立与仿真。首先,分析MMC的拓扑结构与连接方式并建立数学模型。然后,设计控制策略保障送受两端功率输送稳定运行。最后,交流侧模拟接地故障...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－７?ＦＢＳＭ电路拓扑??Ｆｉｇ．２－７?ＦＢＳＭ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ??
??换流站直流侧出现故障时，桥臂电流跌落为零导致子模块闭锁。对于半桥子模块换??流器，闭锁状态可分两种工作模式。其一，如图２－６（ａ）正极电流流入给电容充电，此时??该桥臂可视为多个电容与多个二极管的串联结构，导致子模块电容电压升高使二极管??Ｄ１处于反向偏置状态，且该桥臂电流衰减为零，抑制了故障电流；其二，如图２－６（ｂ）??桥臂可视为多个二极管的串联，此时将不能抑制故障电流，系统出现三相短路故障情况。??ｒ．ｊｒ－??０??ｊ?０??Ｚｉ?ＤＪ??？?ｉ?卜、ｉ??＿？?—Ｉ?ｊ?；?＋?？?—?ｊｊ＿??＾——ｉ??Ｃ－?°?Ｉ?Ｉ?．?Ｉ?－??（ａ）?Ｊ＞０?（ｂ）／＜０??图２－６?ＨＢＳＭ闭锁时的电流通路??Ｆｉｇ．２－６?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｐａｔｈ?ｗｈｅｎ?ＨＢＳＭ?ｉｓ?ｌｏｃｋｅｄ??Ｔ，?Ｄ，?Ｔ，??＋?????ＣＺ±Ｚ?ｕｃ????？ｓｍ?ｔＨＩ３ｄ＾??ｏ?■■■■■■?■??图２－７?ＦＢＳＭ电路拓扑??Ｆｉｇ．２－７?ＦＢＳＭ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ??图２－７为全桥子模块式多电平换流器拓扑图，其子模块拓扑结构有４个晶闸管器件??组成的Ｈ桥式并联电容。其中Ｔ１？Ｔ４为４个ＩＧＢＴ器件，Ｄ１－Ｄ４为与ＩＧＢＴ反并联的??二极管。其中
避免开关损耗浪费。ＦＢＳＭ的拓扑形式有着直流故障自清除能力，如功率模块运行??在闭锁状态时，无论流入子模块的桥臂电流都将使该模块电容处于充电状态，从而为故??障时的放电回路提供一定的反电势致使故障点弧道切除，如图２－８所示。??Ｉ?—?■－?－?—．．．－１?ｚ?二－１－＾?二：－二：＿．二二二：ｉ??图２－８?ＦＢＳＭ闭锁状态电流回路??Ｆｉｇ．２－８?ＦＢＳＭ?ｂｌｏｃｋｉｎｇ?ｓｔａｔｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｌｏｏｐ??２．２?ＭＭＣ控制模型建立与分析??２．２．１?ＭＭＣ－ＨＶＤＣ?工作原理??柔直电网两端系统采用的是基于模块式多电平换流器。柔直系统包括模块式多电平??换流器、交流滤波器、电抗器、直流断路器和直流电缆等电气器件，结构如图２－９所示。??ＶＳＣ１?ＶＳＣ２????／ｄｅｌ?Ｒｄｃ?＾ｄｃ２??风电场?Ｙ?Ｙ?电网??滤波器?滤波器??图２－９?ＭＭＣ－ＨＶＤＣ原理结构图??Ｆｉｇ．２－９?ＭＭＣ－ＨＶＤＣ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??系统稳定运行时不考虑线路阻抗对电网影响并忽略电抗器、换流器的内部损耗，换??流站电网侧与换流站间功率传输功率表达式为：??ｐ?ＵＳＵＣ??／；?＝?＾—＾ＣＯＳ＾??Ｚ?‘?、?（２－１３）??Ｕ人Ｕｓ－Ｕｅｓｉｎｃｐ）??Ｕ?—?Ｚ??其中
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]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)
[3]张北±500kV柔性直流电网换流站控制保护系统设计[J]. 韩亮,白小会,陈波,张利,尹璐. 电力建设. 2017(03)
[4]柔性直流电网超高速保护方案研究[J]. 姚为正,行登江,吴金龙,王先为,张军,张浩. 电网技术. 2017(06)
[5]基于改进型单极全桥子模块的新型MMC[J]. 薛尧,杨晓峰,陈博伟,林智钦,郑琼林. 电源学报. 2018(01)
[6]新能源消纳关键因素分析及解决措施研究[J]. 舒印彪,张智刚,郭剑波,张正陵. 中国电机工程学报. 2017(01)
[7]张北柔直电网工程直流线路短路过程中直流过电压分析[J]. 李英彪,卜广全,王姗姗,云雷,赵兵,王铁柱,杨大业. 中国电机工程学报. 2017(12)
[8]柔性直流电网架空线路快速保护方案[J]. 王艳婷,张保会,范新凯. 电力系统自动化. 2016(21)
[9]多端柔性直流电网保护关键技术[J]. 李斌,何佳伟,冯亚东,李晔,李钢,邱宏. 电力系统自动化. 2016(21)
[10]舟山多端柔性直流输电示范工程典型运行方式分析[J]. 凌卫家,孙维真,张静,董云龙. 电网技术. 2016(06)
硕士论文
[1]基于MMC-HVDC联网风电场的低电压穿越技术研究[D]. 赵静.华北电力大学 2013
本文编号：3497300
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－７?ＦＢＳＭ电路拓扑??Ｆｉｇ．２－７?ＦＢＳＭ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ??
??换流站直流侧出现故障时，桥臂电流跌落为零导致子模块闭锁。对于半桥子模块换??流器，闭锁状态可分两种工作模式。其一，如图２－６（ａ）正极电流流入给电容充电，此时??该桥臂可视为多个电容与多个二极管的串联结构，导致子模块电容电压升高使二极管??Ｄ１处于反向偏置状态，且该桥臂电流衰减为零，抑制了故障电流；其二，如图２－６（ｂ）??桥臂可视为多个二极管的串联，此时将不能抑制故障电流，系统出现三相短路故障情况。??ｒ．ｊｒ－??０??ｊ?０??Ｚｉ?ＤＪ??？?ｉ?卜、ｉ??＿？?—Ｉ?ｊ?；?＋?？?—?ｊｊ＿??＾——ｉ??Ｃ－?°?Ｉ?Ｉ?．?Ｉ?－??（ａ）?Ｊ＞０?（ｂ）／＜０??图２－６?ＨＢＳＭ闭锁时的电流通路??Ｆｉｇ．２－６?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｐａｔｈ?ｗｈｅｎ?ＨＢＳＭ?ｉｓ?ｌｏｃｋｅｄ??Ｔ，?Ｄ，?Ｔ，??＋?????ＣＺ±Ｚ?ｕｃ????？ｓｍ?ｔＨＩ３ｄ＾??ｏ?■■■■■■?■??图２－７?ＦＢＳＭ电路拓扑??Ｆｉｇ．２－７?ＦＢＳＭ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ??图２－７为全桥子模块式多电平换流器拓扑图，其子模块拓扑结构有４个晶闸管器件??组成的Ｈ桥式并联电容。其中Ｔ１？Ｔ４为４个ＩＧＢＴ器件，Ｄ１－Ｄ４为与ＩＧＢＴ反并联的??二极管。其中
避免开关损耗浪费。ＦＢＳＭ的拓扑形式有着直流故障自清除能力，如功率模块运行??在闭锁状态时，无论流入子模块的桥臂电流都将使该模块电容处于充电状态，从而为故??障时的放电回路提供一定的反电势致使故障点弧道切除，如图２－８所示。??Ｉ?—?■－?－?—．．．－１?ｚ?二－１－＾?二：－二：＿．二二二：ｉ??图２－８?ＦＢＳＭ闭锁状态电流回路??Ｆｉｇ．２－８?ＦＢＳＭ?ｂｌｏｃｋｉｎｇ?ｓｔａｔｅ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｌｏｏｐ??２．２?ＭＭＣ控制模型建立与分析??２．２．１?ＭＭＣ－ＨＶＤＣ?工作原理??柔直电网两端系统采用的是基于模块式多电平换流器。柔直系统包括模块式多电平??换流器、交流滤波器、电抗器、直流断路器和直流电缆等电气器件，结构如图２－９所示。??ＶＳＣ１?ＶＳＣ２????／ｄｅｌ?Ｒｄｃ?＾ｄｃ２??风电场?Ｙ?Ｙ?电网??滤波器?滤波器??图２－９?ＭＭＣ－ＨＶＤＣ原理结构图??Ｆｉｇ．２－９?ＭＭＣ－ＨＶＤＣ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??系统稳定运行时不考虑线路阻抗对电网影响并忽略电抗器、换流器的内部损耗，换??流站电网侧与换流站间功率传输功率表达式为：??ｐ?ＵＳＵＣ??／；?＝?＾—＾ＣＯＳ＾??Ｚ?‘?、?（２－１３）??Ｕ人Ｕｓ－Ｕｅｓｉｎｃｐ）??Ｕ?—?Ｚ??其中
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]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)
[3]张北±500kV柔性直流电网换流站控制保护系统设计[J]. 韩亮,白小会,陈波,张利,尹璐. 电力建设. 2017(03)
[4]柔性直流电网超高速保护方案研究[J]. 姚为正,行登江,吴金龙,王先为,张军,张浩. 电网技术. 2017(06)
[5]基于改进型单极全桥子模块的新型MMC[J]. 薛尧,杨晓峰,陈博伟,林智钦,郑琼林. 电源学报. 2018(01)
[6]新能源消纳关键因素分析及解决措施研究[J]. 舒印彪,张智刚,郭剑波,张正陵. 中国电机工程学报. 2017(01)
[7]张北柔直电网工程直流线路短路过程中直流过电压分析[J]. 李英彪,卜广全,王姗姗,云雷,赵兵,王铁柱,杨大业. 中国电机工程学报. 2017(12)
[8]柔性直流电网架空线路快速保护方案[J]. 王艳婷,张保会,范新凯. 电力系统自动化. 2016(21)
[9]多端柔性直流电网保护关键技术[J]. 李斌,何佳伟,冯亚东,李晔,李钢,邱宏. 电力系统自动化. 2016(21)
[10]舟山多端柔性直流输电示范工程典型运行方式分析[J]. 凌卫家,孙维真,张静,董云龙. 电网技术. 2016(06)
硕士论文
[1]基于MMC-HVDC联网风电场的低电压穿越技术研究[D]. 赵静.华北电力大学 2013
本文编号：3497300
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3497300.html
