基于MMC-HVDC系统输电技术的研究

发布时间：2017-09-12 01:33

  本文关键词：基于MMC-HVDC系统输电技术的研究

  更多相关文章： 模块化多电平换流器 MMC-HVDC 控制策略 海上风电场并网

【摘要】：能源与环境危机的加剧,给人类的生存带来了极大的困扰,以高消耗、重污染为特征的传统化石能源利用模式注定难以维持,优化资源配置并寻求清洁替代能源将作为实现可持续发展的关键所在。当前,以电能为中心的能源格局进一步凸显。因此,建立高效、坚强、灵活的输电网络和推动可再生能源的规模化并网成为了缓解环保压力、破解能源困局、促进能源生产与消费革命的根本途径。基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术(MMC-HVDC)因其显著优势在远距离、大功率输电及可再生能源并网等领域脱颖而出,获得了业界的强烈关注和普遍青睐。本文选取MMC-HVDC系统作为研究对象,在详述其基本原理和相关特性的基础上,重点针对MMC-HVDC系统的控制策略进行了深入研究,并就MMC-HVDC系统在海上风电并网方面的应用展开了具体分析。首先,详细分析了MMC的拓扑结构、工作原理及运行特性,分别构建了MMC-HVDC系统在三种坐标系下的数学模型,并就MMC的预充电控制策略进行了研究和设计。其次,具体介绍了载波移相调制策略(CPS-PWM)和最近电平调制策略(NLM)在MMC-HVDC阀组级控制系统中的应用。在推理得出MMC电容电压波动机理和相间环流产生本质的基础上,为降低开关频率,对传统电容电压排序算法进行了改进和优化,并结合叠加平衡分量法,设计了一种电容电压平衡控制策略。此外,通过引入离散数学模型,设计了一种基于离散数学模型的相间环流抑制器。最后,利用仿真证实了所设控制策略和控制器的有效性。再者,论述了MMC-HVDC系统的分层控制结构,分析了换流站的控制原理和控制方式,对MMC换流站的双闭环控制策略展开了重点研究,分别就内环电流控制器和外环功率控制器进行了详细设计。在结合系统级控制和阀组级控制的基础上,针对两端有源系统和向无源网络供电两种不同场合,分别设计了MMC-HVDC系统的整体控制策略。最后,通过仿真对所设的控制策略在多种稳态工况下实施了分析和检验,仿真结果证明了其正确性。最后,讨论了海上风电场的并网方式和并网拓扑,指出了MMC-HVDC系统在海上风电场并网场合中的优越性,对双馈感应电机(DFIG)的基本结构和控制原理进行了初步分析。着重研究了海上风电场经MMC-HVDC系统并网时的控制策略,其中,基于海上风电场的相关特性,特别设计了风电场侧换流站(WFMMC)的控制器。最后,经过仿真对所设的控制策略在不同暂态工况下进行了研究和分析,仿真结果验证了其可行性。
【关键词】：模块化多电平换流器 MMC-HVDC 控制策略 海上风电场并网
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1 绪论17-26
• 1.1 课题研究背景与意义17-21
• 1.2 国内外研究现状21-24
• 1.3 本文的主要内容及工作安排24-26
• 2 MMC-HVDC系统基本原理分析26-40
• 2.1 MMC工作原理26-32
• 2.2 MMC运行特性32-35
• 2.3 MMC-HVDC系统数学模型的构建35-37
• 2.4 MMC预充电控制37-39
• 2.5 本章小结39-40
• 3 MMC-HVDC系统阀组级控制技术的研究40-58
• 3.1 MMC调制策略40-45
• 3.2 MMC电容电压平衡控制45-48
• 3.3 MMC相间环流抑制48-52
• 3.4 仿真分析52-56
• 3.5 本章小结56-58
• 4 MMC-HVDC系统控制策略的设计58-77
• 4.1 MMC-HVDC系统分层控制结构58-59
• 4.2 MMC-HVDC换流站控制原理和控制方式59-62
• 4.3 MMC-HVDC换流站级控制策略62-67
• 4.4 MMC-HVDC系统控制策略设计67-70
• 4.5 仿真分析70-75
• 4.6 本章小结75-77
• 5 MMC-HVDC系统在海上风电并网上的应用77-89
• 5.1 海上风电概况77-82
• 5.2 海上风电场经MMC-HVDC系统并网控制策略82-84
• 5.3 仿真分析84-88
• 5.4 本章小结88-89
• 6 总结与展望89-91
• 6.1 本文工作总结89-90
• 6.2 后续工作展望90-91
• 参考文献91-97
• 作者简介97-99
• 学位论文数据集99

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本文编号：834311