三极柔性直流输电拓扑结构与控制策略研究

发布时间：2017-11-17 06:06

  本文关键词：三极柔性直流输电拓扑结构与控制策略研究

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【摘要】：鉴于交流输电在大规模新能源并网和城市电网增容改造应用中的局限性以及国内直流输电技术的不断成熟,将部分现有交流输电线路改造成直流输电需求增大,三极直流输电是交流输电改造成直流输电的理想方案,它可提高电网输电能力、新能源并网效率以及输电线路走廊利用率,为建设环境友好型和土地资源节约型电网贡献力量。与基于晶闸管换流器的三极直流输电相比,三极柔性直流输电具有不存在换相失败、有功功率和无功功率独立控制、无需无功功率补偿装置、占地面积小和适宜风电并网等优势,具有良好的应用前景。论文就三极柔性直流输电的拓扑结构和控制策略展开了研究。论文第二章首先分析了三极柔性直流输电的基本原理和影响增容效果的关键因素,进而对电流调制策略展开了分析,然后以直流故障穿越和直流电压极性反转能力为重点研究了适用于三极柔性直流的模块化多电平换流器子模块拓扑结构,得出三电平子模块、双箝位子模块、全桥子模块和五电平子模块均具有直流故障电流自清除能力,但全桥子模块和五电平子模块还具有输出负电平能力的结论。论文第三章研究重点为对称型三极柔性直流输电,首先分析了其运行方式、功率交换机理和优缺点,得出对称型三极柔性直流输电高冗余度有利于提高交流系统的暂态稳定性但换流器利用率低的结论。为了减小传输有功功率和交流母线电压波动,分析了适用于采用架空线路的三极柔性直流输电的优化电流调制策略。针对采用电缆线路的三极柔性直流输电,提出了电压电流调制策略,计算了传输最大功率时的各极电流指令值,并在此基础上,提出了优化的电压电流调制策略；再者,分析了对称型三极柔性输电的dq解耦控制；针对各极换流器同时定交流电压控制无法合理分配各换流器输出无功功率的问题,提出了无功功率协调控制策略；在借鉴柔性直流输电的基础上,改进了三极柔性直流输电的限流方式和阀级控制策略；此后提出了五极直流输电,得出五极直流输电采用电流调制策略时传输的有功功率比三极直流输电和双极直流输电独立并列运行传输功率大的结论,进而提出了适用于2n+1极直流输电的电流调制策略。最后在PSCAD/EMTDC软件上搭建相应的模型,验证了三极柔性直流输电拓扑结构和控制策略的有效性。为了克服对称型三极柔性直流输电换流器利用率低的缺点,论文第四章研究了新型三极柔性直流输电。首先分析了基于直流潮流控制器的三极柔性直流输电技术通用拓扑结构和接地方式,而后就两种具体的拓扑结构——基于电阻分流和基于电力电子潮流控制器的三极柔性直流输电展开了分析；鉴于直流潮流控制器技术不成熟,进而提出了无需直流潮流控制器的非对称型三极柔性直流输电技术,并在PSCAD/EMTDC软件上搭建了非对称型三极柔性直流输电的模型,验证模型和控制的有效性,最后对比分析了各种三极柔性直流输电的拓扑结构。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM721.1

【参考文献】

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1 屠卿瑞;徐政;管敏渊;郑翔;张静;;模块化多电平换流器环流抑制控制器设计[J];电力系统自动化;2010年18期

2 许烽;徐政;郑欢;唐庚;薛英林;;一种基于模块化多电平换流器的三极直流输电系统[J];电力系统自动化;2014年02期

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本文编号：1195032