提高直流输电换相失败免疫力的新型拓扑和控制方法

发布时间：2017-09-19 22:42

  本文关键词：提高直流输电换相失败免疫力的新型拓扑和控制方法

  更多相关文章： 传统直流输电 基于晶闸管的全桥子模块 协调控制策略 换相失败

【摘要】：电网换相高压直流输电(line-commutated-converter high voltage direct current, LCC-HVDC)技术在全世界范围内得到了广泛的应用,然而,LCC-HVDC采用晶闸管技术,依赖交流系统换相,交流系统扰动可能引起系统换相失败,导致阀臂过电流甚至是换流阀闭锁。直流系统不同的拓扑结构、不同的控制策略均会影响系统的换相能力。为预防换相失败的发生,现有技术基于换相失败原理,提出了触发角提前触发机制；基于强迫换相原理,提出了串联电容换相电容器(capacitor-commutated converters,CCC)和可控串联电容器的换流器技术(controlled series capacitor converter, CSCC),抑制换相失败效果显著,但是在不对称故障时存在电容电压充电不平衡问题,故障恢复较慢。文章首先提出了一种LCC-HVDC阀臂串联半控型H桥子模块的拓扑结构,故障时可为系统提供辅助换相电压,增大系统换相面积,从而提高直流输电换相失败免疫力。针对系统不同运行工况,设计了子模块的6种工作状态,研究了对应的电流流通路径,提出了阀臂子模块与阀臂晶闸管间的协调控制策略。理论分析了阀臂导通和关断两种典型状态下的子模块电压电流应力,同时揭示了子模块电容电压与电容容值间的相互影响机理。随后,在PSCAD/EMTDC中搭建新型拓扑结构模型,实现子模块和阀臂晶闸管间的协调控制策略。整流侧仍采用传统直流输电系统拓扑结构,逆变侧采用阀臂串联子模块的新型拓扑结构。系统基本控制策略仍然采用传统直流输电最常用的整流侧定电流、逆变侧定关断角的控制方法。对比分析新型拓扑系统和传统LCC-HVDC系统在稳态运行、单相故障、三相故障及不同故障严重程度条件下的系统参数运行特性。为了更好的评估子模块辅助换相能力,采用临界电感和换相失败免疫力作为评价指标,对比分析新拓扑、CCC-HVDC与LCC-HVDC三者间的动态变化特性。最后,为分析阀臂串联子模块的新型拓扑结构在多馈入直流系统中的作用,搭建了新型拓扑与传统LCC-HVDC混合馈入的双馈入直流输电系统模型。除此之外,对新型拓扑结构增加的经济成本进行了计算分析。理论和仿真结果表明,阀臂串联子模块的新型拓扑结构,在一定程度上可以降低换相失败发生概率,有效改善系统暂态运行特性,提高弱交流系统和多馈入直流输电系统故障期间的换相能力。
【关键词】：传统直流输电 基于晶闸管的全桥子模块 协调控制策略 换相失败
【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
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景10-12
• 1.1.1 高压直流输电系统的发展现状10-11
• 1.1.2 多馈入直流输电系统的发展现状11
• 1.1.3 课题的研究意义11-12
• 1.2 课题研究现状12-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 第2章 新型LCC-HVDC拓扑及其控制策略16-26
• 2.1 引言16-17
• 2.2 半控型H桥子模块拓扑结构17-19
• 2.2.1 传统LCC-HVDC拓扑及其换相失败机理17-18
• 2.2.2 新型拓扑结构18-19
• 2.3 子模块T-FBSM工作状态19-20
• 2.4 阀臂及串联子模块T-FBSM间协调控制策略20-24
• 2.5 新型拓扑结构系统基本控制策略24
• 2.6 本章小结24-26
• 第3章 子模块T-FBSM参数计算方法及系统参数介绍26-31
• 3.1 引言26
• 3.2 子模块晶闸管电压电流应力分析26-28
• 3.2.1 子模块晶闸管电压应力分析26-28
• 3.2.2 子模块晶闸管电流应力分析28
• 3.3 子模块电容容值计算方法28-29
• 3.4 系统参数29-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第4章 仿真验证与经济性分析31-47
• 4.1 引言31
• 4.2 仿真模型31-32
• 4.3 单馈入系统仿真分析32-43
• 4.3.1 电容初始充电特性仿真分析32-33
• 4.3.2 稳态运行特性仿真分析33
• 4.3.3 故障运行特性仿真分析33-40
• 4.3.4 电压电流应力仿真分析40-42
• 4.3.5 子模块串联个数与CFⅡ关系分析42-43
• 4.4 双馈入系统仿真分析43-45
• 4.5 经济性评估45
• 4.6 本章小结45-47
• 第5章 结论与展望47-49
• 5.1 结论47-48
• 5.2 展望48-49
• 参考文献49-53
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果53-55
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作55-56
• 致谢56

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