直流电网潮流控制的研究

发布时间：2017-08-15 04:36

  本文关键词：直流电网潮流控制的研究

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【摘要】：随着传统能源所带来的环境问题日益严重,可再生能源占有越来越大的比重。而基于电压源换流器的多端直流输电技术(VSC-HVDC)能够实现可再生能源的平滑接入。传统的多端直流输电系统一般是径向式连接,即两个换流站之间只有一条输电线路。近年来,随着直流电网的发展,很多复杂电网中出现了两个换流站之间多条平行线路的形式。然而,直流潮流除了受线路两端电压控制外,还受线路电阻决定,这就意味着直流电网的潮流不能够完全由换流站控制,有些线路会出现损耗过大甚至过载的情况。针对这种情况,需要有额外的潮流控制器来防止线路过载从而实现直流电网的经济运行。本文主要针对直流电网的潮流控制进行研究。首先简要介绍了电压源换流器的基本特性与组成方式,然后介绍了电压源换流器控制系统的核心部分——换流站级控制,以及目前换流站级控制的主要方法——直接电流法,并通过仿真进行验证。然后针对网格式复杂电网换流站级控制的缺陷提出了潮流控制器的概念,并对现已提出的几种直流潮流控制设备的工作原理和运行特性进行对比分析,然后针对其中一种性能较为优越的串联电压源型直流潮流控制器(PFC)进行了较为详细的研究,根据已有的拓扑提出了两种改进,并对其中一种改进的控制策略进行了研究和仿真验证。最后在介绍了含潮流控制器的直流电网稳态功率计算方法的基础上,提出了一种基于灵敏度因子的潮流控制器选址方法,最后通过算例和仿真验证了其有效性。
【关键词】：直流环网 电压源换流器 直流潮流 直流潮流控制器
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 高压直流输电概述10-14
• 1.2.1 直流输电的特点10-11
• 1.2.2 高压直流输电的发展11-12
• 1.2.3 两端以及多端直流输电技术12
• 1.2.4 直流电网的概念12-13
• 1.2.5 直流电网的三个发展阶段13-14
• 1.3 直流电网潮流控制的技术难点14-15
• 1.4 本文的主要研究工作15-16
• 第2章 直流电网控制方法及其建模仿真16-36
• 2.1 VSC的种类和基本原理16-18
• 2.1.1 三相两电平VSC的运行原理16-17
• 2.1.2 多电平VSC的简介17-18
• 2.2 VSC-HVDC系统特性18-20
• 2.2.1 VSC-HVDC的基本调节方式19-20
• 2.3 VSC-HVDC的数学模型20-25
• 2.4 VSC-HVDC稳态时的控制策略25-31
• 2.4.1 VSC-HVDC内环控制器26-27
• 2.4.2 VSC外环控制器27-29
• 2.4.3 VSC控制系统参数设计29-31
• 2.5 仿真分析31-34
• 2.5.1 系统潮流基本数据32-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第3章 直流电网潮流控制器的研究36-54
• 3.1 换流站级潮流控制的局限性36-37
• 3.1.1 直流潮流控制器的设计原理37
• 3.2 可变电阻器37-39
• 3.3 DC/DC变压器39-41
• 3.4 电流潮流控制器(CFC)41-43
• 3.5 辅助电压源(PFC)43-49
• 3.5.1 串联电压源拓扑的两种改进46-48
• 3.5.2 电压源换流器型潮流控制器的控制策略48-49
• 3.6 仿真实例49-52
• 3.6.1 潮流控制器采用双环控制50-51
• 3.6.2 附加电流控制的双环控制潮流控制器仿真51-52
• 3.7 本章小结52-54
• 第4章 直流电网潮流控制器选址的研究54-66
• 4.1 直流电网稳态数学模型54-56
• 4.1.1 含有潮流控制器的直流电网功率计算54-56
• 4.2 使用灵敏度因子确定潮流控制器的最佳安装位置56-61
• 4.2.1 灵敏度因子的基本计算方法56-57
• 4.2.2 潮流控制器的灵敏度分析57-61
• 4.3 算例分析61-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第5章 总结与展望66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况71-72
• 致谢72

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本文编号：676322