新型直流潮流控制器及其在环网式直流电网中的应用

发布时间：2019-07-10 21:22

【摘要】：直流潮流控制设备能够有效提升环网式直流电网的潮流控制自由度,解决部分线路潮流不可控问题。首先对现有3类直流潮流控制设备进行了简略分析,指出其在实际应用场合的局限性。然后,对电流潮流控制器(current flow controller,CFC)的工作原理和运行特性进行了分析,指出其具有9种运行状态。以其中一种状态为例,设计了CFC的控制策略,研究了各状态量之间的关系。最后,给出了CFC在环网式五端直流电网中的应用实例,通过PSCAD/EMTDC下3种仿真情景的研究,验证了CFC对直流潮流调节的可行性,并进一步表明,与现有直流潮流控制设备相比,CFC具有成本投入少,运行损耗小等优势。
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图片说明： 2646许烽等：新型直流潮流控制器及其在环网式直流电网中的应用Vol.38No.102CFC及其工作原理2.1CFC结构图4给出了直流电网内某个含有CFC详细拓扑结构的换流站直流侧接线示意图。其中，Is为换流站注入直流母线的电流，Iwi(i=0,2,…n)为其他支路流入直流母线的电流，n(n≥0)为其他支路数，Ic为直流母线流入CFC的电流，Ic1和Ic2为Ic经CFC分配后流过分流支路1和2的电流。分流支路1和2的另一端分别与直流网络内其他直流母线相连。图4含CFC的换流站直流侧接线示意图Fig.4WiringdiagramofaconverterstationwithCFCattheDCsideCFC含有6个IGBT(T1~T6)和6个反并联二极管(D1~D6)，同时，还含有一个供分流支路1和2共用的电容C。CFC含有3个外接端点，端点1直接与最近的直流母线相连，端点2和3分别通过分流支路1和2与其他直流母线相连。从图4可以看出，分流支路1和2成对称结构，分别通过T3、T5与节点A相连，通过T4、T6与节点B相连。在电流关系方面，可以从图4得到如下表达式：cc1c2III(1)csw0niiIII(2)2.2CFC工作原理2.2.1CFC工作特性从CFC的内部电路结构可以看出，CFC可以以节点A、B为界，分为左右2部分。左半部分通过T1、T2的通断，实现端点1和节点A、B之间的连接切换；右半部分则为具体的分(合)流操作，节点A、B可视为实际分(合)流点。表1给出了CFC左半部分的工作特征，其中，Ic以图4所示的方向为正方向。表2给出了CFC右半部分的工作特征，其中，图4所标示的Ic1和Ic2的方向为2条支路电流的正方向。正电阻效应指的是CFC的电容C串入支路的电压降方向与电流方向一致，类似于串入一个正电阻，从而降低所在支路的电流。负电阻效应指的是?
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图片说明： 4与分流点B连通，不引入电阻效应，同时分流支路2通过T5与分流点B连通，引入负电阻效应，电容在此时刻处于放电状态。上述2种状态循环往复，则分流支路1引入电压Uc和0高频切换的正电阻效应，分流支路2引入电压Uc和0高频切换的负电阻效应。结合表1给出的关系，可以得出，本工况下需要如下2种开关模式：①仅开通T5，如图5(a)所示；②开通T2和T5，如图5(b)所示。在此，不加说明地给出分流支路1引入负电阻效应，分流支路2引入正电阻效应的2种开关模式：①仅开通T3；②开通T2和T3。图5CFC开关模式Fig.5SwitchingmodeoftheCFC2.2.3Ic1和Ic2同为反向同样，以分流支路1引入正电阻效应，分流支路2引入负电阻效应为例进行说明。从表2可以看出，此情况也需要2个分流点的切换来实现，分析步骤如上一节所示，，得出2种开关模式：①仅开通T6，如图6(a)所示；②开通T1和T6，如图6(b)所示。同样，不加说明地给出分流支路1引入负电阻效应，分流支路2引入正电阻效应的2种开关模式：①仅开通T4；②开通T1和T4。图6CFC开关模式Fig.6SwitchingmodeoftheCFC2.2.4Ic1和Ic2不同向Ic1和Ic2不同向的情况分为2种：Ic1反向，Ic2正向，或Ic1正向，Ic2反向。2种情况下，Ic的方向由Ic1和Ic2的幅值差决定。以Ic1反向，Ic2正向，分流支路1引入正电阻效应，分流支路2引入负电阻效应为例。从表2可以看出，在不同向情况下，如果仍通过2个分流点的切换来实现，那么电容将处于断续充电或断续放电状态，不能实现平稳运行。因而，此种状态通过一个分流点来实现，具体步骤如下：首先，始终关断T1，导通T2，在某一时刻，分流支路1?
【作者单位】：浙江大学电气工程学院;
【基金】：国家863高技术基金项目(2012AA050205)~~
【分类号】：TM571

【参考文献】