混合多馈入直流输电系统中VSC-HVDC的控制策略研究

发布时间：2018-11-04 14:37

【摘要】：柔性直流输电技术因其具有换相精确、可以独立调节有功功率和无功功率、可以向无源系统供电等优点,能够完美地解决传统高压直流输电存在的许多问题,进而成为直流输电技术中的一个重大课题研究方向。本文在分析建立了VSC-HVDC模型及其常规控制方法的同时,针对混合多馈入直流输电系统中VSC-HVDC的控制方法进行改进,提出了一种自适应限幅器,解决了常规VSC-HVDC控制方法的缺陷。本文首先介绍了直流输电的发展过程,包括直流输电存在的几种形式,然后重点对VSC-HVDC技术和混合多馈入直流输电系统做主要介绍。在VSC-HVDC的结构及工作原理方面,本文主要对VSC-HVDC系统的基本工作原理、各部分功能、换流器拓扑结构、系统接线方式等几部分展开深入研究。在数学建模方面,鉴于VSC-HVDC的换流器是一个非线性、强耦合的控制系统,本文完成了在三相静止坐标系和同步旋转坐标系中对电压型换流器的数学建模工作。在VSC-HVDC系统控制策略研究方面,首先设计了两相同步旋转坐标系下常规VSC-HVDC双闭环控制系统,包括锁相环、内外环控制器设计。其次本文在MATLAB仿真平台上搭建了VSC-HVDC系统的仿真模型,仿真模拟了系统正常运行、有功潮流反转和受端网侧母线跌落三种情下VSC-HVDC系统的运行情况。最后本文分析了仿真结果,证实了所搭建控制系统的有效性和实用性,但也指出采用固定参考电流限幅值的常规VSC-HVDC控制方法在稳定母线电压方面存在缺陷。在混合多馈入直流输电系统研究方面,本文首先搭建了由传统高压直流输电系统和VSC-HVDC共同组成的混合多馈入直流输电系统。其次以有效短路比作为衡量混合多馈入直流输电系统稳定性的重要指标,推导了混合多馈入直流输电系统的有效短路比,分析了VSC-HVDC系统采用固定参考电流限幅值对于稳定母线电压存在的影响。针对常规VSC-HVDC控制方法的不足,提出了一种能够动态改变参考电流限幅值的自适应限幅器。最后再在MATLAB仿真平台中,验证了本文改进控制方法的正确性和可行性。
[Abstract]:Because of its advantages of precise commutation, independent regulation of active power and reactive power, and the ability to supply power to passive systems, flexible DC transmission technology can solve many problems of traditional HVDC transmission perfectly. It has become an important research direction of DC transmission technology. In this paper, the VSC-HVDC model and its conventional control method are analyzed, and an adaptive limiter is proposed to improve the control method of VSC-HVDC in hybrid multi-infeed HVDC transmission system. The defect of conventional VSC-HVDC control method is solved. This paper first introduces the development of DC transmission, including several forms of HVDC transmission, then focuses on the VSC-HVDC technology and hybrid multi-infeed HVDC transmission system. In the aspect of the structure and working principle of VSC-HVDC, the basic working principle of VSC-HVDC system, the function of each part, the topology structure of converter and the connection mode of the system are deeply studied in this paper. In the aspect of mathematical modeling, in view of the fact that the converter of VSC-HVDC is a nonlinear and strongly coupled control system, this paper completes the mathematical modeling of voltage converter in three-phase static coordinate system and synchronous rotating coordinate system. In the research of VSC-HVDC system control strategy, the conventional VSC-HVDC double closed-loop control system in two-phase synchronous rotating coordinate system is designed, including phase-locked loop, internal and external loop controller design. Secondly, the simulation model of VSC-HVDC system is built on the MATLAB simulation platform, and the operation of VSC-HVDC system is simulated under three conditions: normal operation, active power flow reversal and bus drop at the end network side. Finally, the simulation results are analyzed to verify the effectiveness and practicability of the proposed control system. However, it is pointed out that the conventional VSC-HVDC control method with fixed reference current limit has some defects in stabilizing the bus voltage. In the research of hybrid multi-infeed HVDC transmission system, a hybrid multi-infeed HVDC transmission system composed of traditional HVDC system and VSC-HVDC is first built in this paper. Secondly, the effective short-circuit ratio of the hybrid multi-infeed HVDC transmission system is deduced by using the effective short-circuit ratio as an important index to evaluate the stability of the hybrid multi-infeed HVDC transmission system. The influence of fixed reference current limit on the existence of stable bus voltage in VSC-HVDC system is analyzed. To overcome the shortcomings of conventional VSC-HVDC control method, an adaptive limiter is proposed, which can dynamically change the reference current limit. Finally, in the MATLAB simulation platform, the correctness and feasibility of the improved control method are verified.
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM721.1

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本文编号：2310120