基于虚拟同步发电机的多端柔直系统受端换流器调频控制方法

发布时间：2023-08-25 19:51

　　基于模块化多电平流器的多端柔性直流系统(modular multi-level converter based multi-terminal high voltage direct current system,MMC-MTDC)可对潮流控制进行灵活调节,同时具有多个供电点和受电点等优势。然而,MMC-MTDC系统内的换流器自身并不具备旋转惯量,这无疑会导致交直流混联系统整体惯性降低,当系统扰动导致直流传输功率变化时,与受端换流器联结的交流电网可能出现频率的短时变化现象。为了使换流器能够主动参与交流电网的频率调节,本文通过设计合理的MMC-MTDC控制策略,使得并网换流器在传输功率发生波动时提供惯性和阻尼,在参与交流电网频率调节的同时,进一步提高交直流混联系统协调控制能力。首先,通过对MMC的体系结构以及工作方式进行分析,设计了 MMC内外环控制器以及相间环流抑制控制器。基于Opal-RT仿真平台,搭建包含集群风场在内的五端31电平MMC-MTDC输电系统仿真模型,为后文的理论分析提供仿真验证。其次,针对MMC零惯性的特性,无法改善系统惯性响应,提出一种在MMC受端换流器控制中加入虚拟...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景以及研究意义
        1.1.1 柔性直流输电技术发展概述
        1.1.2 本课题的研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 MMC-MTDC系统控制策略研究现状
        1.2.2 虚拟同步发电机控制研究现状
    1.3 本课题主要研究内容
第2章 MMC-MTDC系统结构与控制方法
    2.1 MMC电路拓扑结构及工作方式
        2.1.1 MMC电路拓扑结构
        2.1.2 半桥子模块结构及工作方式
    2.2 MMC数学模型
        2.2.1 MMC数学模型的建立
        2.2.2 基于dq旋转坐标系的MMC数学模型
    2.3 MMC换流器控制策略
        2.3.1 换流器的内环控制
        2.3.2 换流器的外环控制
        2.3.3 换流器的相间环流抑制
    2.4 MMC-MTDC系统拓扑及仿真参数
    2.5 本章小结
第3章 基于虚拟同步发电机的MMC受端换流器控制策略
    3.1 功率—电压改进下垂控制方法
        3.1.1 改进下垂控制的定义
        3.1.2 改进下垂控制策略的不足
    3.2 MMC-MTDC受端换流器的VSG等效
        3.2.1 换流器的VSG等效思想
        3.2.2 VSG数学模型
    3.3 MMC受端换流器的VSG控制
        3.3.1 有功调节控制器
        3.3.2 无功调节控制器
    3.4 VSG惯性参数和阻尼参数的分析
    3.5 仿真分析
        3.5.1 风电场出力变化时系统响应
        3.5.2 风场侧换流器退出运行时系统响应
        3.5.3 网侧换流器退出运行时系统响应
    3.6 本章小结
第4章 基于改进VSG的MMC-MTDC受端换流器二次调频控制策略
    4.1 系统换流器CVSG控制
        4.1.1 CVSG控制基本原理
        4.1.2 CVSG在交流频率控制中的不足
    4.2 受端换流器IVSG控制设计
        4.2.1 IVSG频率控制
        4.2.2 IVSG无功控制
    4.3 IVSG频率控制稳定性分析
    4.4 MMC-MTDC系统仿真
        4.4.1 风功率波动
        4.4.2 网侧换流器退出运行
        4.4.3 交流侧负荷突变
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3843208