基于MMC-HVDC的海上风电场并网控制策略研究

发布时间：2024-07-06 05:24

　　近年来随着风电技术不断发展,风电发展方向逐渐由陆地转向海上,其通过MMC-HVDC并网与通过传统两电平或三电平VSC-HVDC并网相比存在控制优越、换流器的输出谐波含量低、开关损耗小的优点。为此,本文针对MMC-HVDC在海上风电并网中的应用具体完成了以下工作:1、详细介绍并分析了双馈风力发电机运行原理,通过坐标变换推导出了其在同步旋转坐标系下的数学模型、三相PWM换流器数学模型及其定转子侧换流器矢量控制策略。2、详细介绍了最近电平逼近调制方式下模块化多电平换流器的拓扑结构及其工作原理,指出当模块化多电平换流器子模块数较少时其输出电压存在波形谐波含量高的缺点,并在现有控制基础上提出了一种改进的最近电平逼近调制策略,通过对原有取整函数的优化,增加了模块化多电平换流器输出电平数,提高了其输出波形质量。3、在传统的模块化多电平换流器子模块电容电压均衡控制策略下,IGBT存在很高的开关频率,增加了开关损耗,降低了其使用寿命,为此,本文提出了一种改进的子模块电容均压策略,在原有电容电压排序法的基础上,通过设定子模块电容电压最大值与最小值偏差范围以及当前桥臂子模块开通状态来决定子模块的开通选择,以...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
        1.1.1 国内外海上风电发展现状
        1.1.2 柔性直流输电技术的发展现状
    1.2 海上风电场并网研究现状
    1.3 MMC发展现状
    1.4 论文的主要研究内容与结构安排
第二章 风电并网稳态控制策略
    2.1 DFIG风力机运行特性
    2.2 风力机最大风能追踪
    2.3 DFIG数学模型及其矢量控制
        2.3.1 双馈型异步发电机的数学模型
        2.3.2 两相旋转坐标系下的数学模型
        2.3.3 GSC控制策略
        2.3.4 RSC控制策略
        2.3.5 仿真验证
    2.4 本章总结
第三章 MMC运行原理及其控制策略研究
    3.1 MMC拓扑结构及其工作原理
        3.1.1 MMC拓扑结构
        3.1.2 MMC的运行原理
    3.2 MMC数学模型及其并网运行
        3.2.1 MMC连续数学模型
        3.2.2 MMC并网四象限运行
    3.3 改进的NLM调制策略
        3.3.1 传统NLM调制策略
        3.3.2 MMC输出调制波形特性分析
        3.3.3 改进后子模块电压有效值估算
        3.3.4 MMC输出调制误差与x的关系分析
        3.3.5 仿真分析
    3.4 MMC子模块电压均衡策略
        3.4.1 改进的MMC子模块电压均衡控制策略
        3.4.2 仿真分析
    3.5 本章结论
第四章 风电场通过MMC-HVDC并网的故障穿越研究
    4.1 MMC-HVDC控制策略
    4.2 海上风电由MMC-HVDC送出的故障特性
        4.2.1 故障跌落深度对直流电压的影响
        4.2.2 直流电容值C对故障直流电压的影响
        4.2.3 电流控制器阈值对故障直流电压的影响
    4.3 改进的MMC-HVDC电网侧故障穿越控制策略
    4.4 本章总结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果



本文编号：4002126