风电与传统直流输电系统动态相互作用分析
发布时间：2023-09-16 09:20
在我国西北、华北及东北地区,大规模、高集中的风电通过高压直流输电实现远距离输送。在弱支撑送端系统应用场景,系统振荡问题凸显。这给电网的安全性、稳定性带来很大影响。本文针对风电机组电压源换流器(VSC)和传统直流输电系统(LCC-HVDC)间的相互作用开展研究,具体内容为:(1)分析了VSC基本结构,建立了VSC各组成元器件的数学方程;详细推导了包括电流内环、电压外环和锁相环控制的线性化方程;建立了基于状态空间的VSC线性化通用模型;分别在PSCAD和simulink中搭建了VSC单机无穷大系统应用场景,并且进行了仿真。仿真结果表明在小扰动稳定和不稳定振荡模态两种情况下,二者时域波形吻合,验证了VSC线性化模型的正确性。(2)分析了LCC-HVDC基本结构;建立了LCC-HVDC各组成元器件的数学方程;详细推导了整流器、逆变器及直流输电线路等七个模块的线性化方程;给出了一种基于矩阵分块、将各个模块的低阶状态方程整合成高阶状态方程的通用方法。应用此方法,论文完成了基于状态空间LCC-HVDC的高阶线性化模型的建立。最后,搭建了LCC-HVDC单机无穷大系统应用场景,并且进行了仿真,仿真结果...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景和意义
1.1.1 风电大规模接入、通过直流远距离外送
1.1.2 弱送端系统振荡问题凸显
1.2 课题研究的问题
1.3 课题研究现状
1.3.1 系统小信号稳定性分析方法概述
1.3.2 全功率风机小信号建模研究现状
1.3.3 传统直流输电系统建模研究现状
1.3.4 全功率风机与传统直流输电系统动态相互作用分析研究现状
1.4 主要研究内容
1.4.1 研究思路
1.4.2 章节安排
2 基于状态空间的风电机组建模和验证
2.1 引言
2.2 风电机组的基本结构和数学方程
2.2.1 全功率风电机组的基本结构
2.2.2 电压源型并网变换器的控制系统
2.2.3 建立VSC结构的数学方程
2.3 基于状态空间的风电机组线性化模型建立
2.3.1 数学方程标幺化
2.3.2 公共旋转RI坐标系与dq坐标系之间的坐标变换关系
2.3.3 基于状态空间的线性化模型建立
2.4 风电机组线性化模型正确性的验证
2.4.1 基于单机无穷大电网场景说明
2.4.2 线性化模型正确性验证
2.5 本章小结
3 基于状态空间的传统直流输电系统建模验证
3.1 引言
3.2 传统直流输电系统的基本结构和数学模型
3.2.1 传统直流输电系统的整流器及其控制系统数学模型
3.2.2 传统直流输电系统的逆变器及其控制系统数学模型
3.2.3 传统直流输电系统的交流滤波器及其无功补偿器
3.3 基于状态空间的传统直流输电系统线性化模型建立
3.3.1 整流器及其控制系统线性化
3.3.2 逆变器及其控制系统线性化
3.3.3 直流输电线路线性化模型
3.3.4 “整流-直流线路-逆变”整合线性化模型
3.3.5 交流网络线性化模型
3.3.6 基于状态空间的LCC-HVDC线性化模型建立
3.4 LCC直流线性化模型正确性的验证
3.4.1 时域场景说明
3.4.2 线性化模型正确性验证
3.5 本章小结
4 基于模态分析方法的风电与LCC系统动态相互作用分析
4.1 引言
4.2 风电与传统直流输电系统场景说明及其整合线性化模型验证
4.2.1 风电与传统直流输电系统场景说明
4.2.2 整合线性化模型验证
4.3 基于模态分析方法的相互作用分析
4.3.1 电网等效强度变化影响
4.3.2 风电机组电流控制参数影响
4.3.3 风电机组直流电压控制参数影响
4.3.4 风电机组锁相环参数影响
4.3.5 直流输电整流器锁相环参数影响
4.3.6 直流输电整流器直流电流控制参数影响
4.3.7 直流输电逆变器锁相环参数影响
4.3.8 直流输电逆变器直流电压控制参数影响
4.4 时域仿真验证
4.4.1 电网等效强度变化影响的验证
4.4.2 风电机组电流控制参数影响的验证
4.4.3 风电机组直流电压控制参数影响的验证
4.4.4 风电机组锁相环参数影响的验证
4.4.5 直流输电整流器锁相环参数影响的验证
4.4.6 直流输电整流器直流电流控制参数影响的验证
4.4.7 直流输电逆变器锁相环参数影响的验证
4.4.8 直流输电逆变器直流电压控制参数影响的验证
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 主要创新点
5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 矩阵系数及系统参数
附录2 攻读硕士学位期间发表论文及参加的科研工作
本文编号：3846745
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景和意义
1.1.1 风电大规模接入、通过直流远距离外送
1.1.2 弱送端系统振荡问题凸显
1.2 课题研究的问题
1.3 课题研究现状
1.3.1 系统小信号稳定性分析方法概述
1.3.2 全功率风机小信号建模研究现状
1.3.3 传统直流输电系统建模研究现状
1.3.4 全功率风机与传统直流输电系统动态相互作用分析研究现状
1.4 主要研究内容
1.4.1 研究思路
1.4.2 章节安排
2 基于状态空间的风电机组建模和验证
2.1 引言
2.2 风电机组的基本结构和数学方程
2.2.1 全功率风电机组的基本结构
2.2.2 电压源型并网变换器的控制系统
2.2.3 建立VSC结构的数学方程
2.3 基于状态空间的风电机组线性化模型建立
2.3.1 数学方程标幺化
2.3.2 公共旋转RI坐标系与dq坐标系之间的坐标变换关系
2.3.3 基于状态空间的线性化模型建立
2.4 风电机组线性化模型正确性的验证
2.4.1 基于单机无穷大电网场景说明
2.4.2 线性化模型正确性验证
2.5 本章小结
3 基于状态空间的传统直流输电系统建模验证
3.1 引言
3.2 传统直流输电系统的基本结构和数学模型
3.2.1 传统直流输电系统的整流器及其控制系统数学模型
3.2.2 传统直流输电系统的逆变器及其控制系统数学模型
3.2.3 传统直流输电系统的交流滤波器及其无功补偿器
3.3 基于状态空间的传统直流输电系统线性化模型建立
3.3.1 整流器及其控制系统线性化
3.3.2 逆变器及其控制系统线性化
3.3.3 直流输电线路线性化模型
3.3.4 “整流-直流线路-逆变”整合线性化模型
3.3.5 交流网络线性化模型
3.3.6 基于状态空间的LCC-HVDC线性化模型建立
3.4 LCC直流线性化模型正确性的验证
3.4.1 时域场景说明
3.4.2 线性化模型正确性验证
3.5 本章小结
4 基于模态分析方法的风电与LCC系统动态相互作用分析
4.1 引言
4.2 风电与传统直流输电系统场景说明及其整合线性化模型验证
4.2.1 风电与传统直流输电系统场景说明
4.2.2 整合线性化模型验证
4.3 基于模态分析方法的相互作用分析
4.3.1 电网等效强度变化影响
4.3.2 风电机组电流控制参数影响
4.3.3 风电机组直流电压控制参数影响
4.3.4 风电机组锁相环参数影响
4.3.5 直流输电整流器锁相环参数影响
4.3.6 直流输电整流器直流电流控制参数影响
4.3.7 直流输电逆变器锁相环参数影响
4.3.8 直流输电逆变器直流电压控制参数影响
4.4 时域仿真验证
4.4.1 电网等效强度变化影响的验证
4.4.2 风电机组电流控制参数影响的验证
4.4.3 风电机组直流电压控制参数影响的验证
4.4.4 风电机组锁相环参数影响的验证
4.4.5 直流输电整流器锁相环参数影响的验证
4.4.6 直流输电整流器直流电流控制参数影响的验证
4.4.7 直流输电逆变器锁相环参数影响的验证
4.4.8 直流输电逆变器直流电压控制参数影响的验证
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 主要创新点
5.3 展望
致谢
参考文献
附录1 矩阵系数及系统参数
附录2 攻读硕士学位期间发表论文及参加的科研工作
本文编号：3846745
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