VSC-HVDC供电无源网络的直流传输容量计算及其提高方法

发布时间：2017-07-16 09:05

  本文关键词：VSC-HVDC供电无源网络的直流传输容量计算及其提高方法

  更多相关文章： VSC-HVDC 恒功率负荷特性 小信号稳定性分析 特征根 传输容量

【摘要】：随着全球能源的紧缺与用电量的需求日益增加,同时电网规模迅速膨胀。人们加快了对太阳能、风能等可再生能源的研发。而现有可再生能源具有的分散特性,以及在能源地域分布和供电需求中心不匹配的情况下,客观上要求现有输电技术能解决分散性、间歇性和远离负荷中心等难题。常规的直流输电技术要求受端电网有足够大的容量来支撑以及会消耗大量无功等固有缺陷。基于电压源换流器(VSC)的柔性高压直流输电技术(VSC-HVDC)相比于传统输电技术具有多种优点,能让系统的有功和无功功率实现快速、独立的控制,改善现有电网的电能质量与提高系统的输电能力,能向无源网络供电,容易实现潮流翻转等等。因此,VSC-HVDC输电技术适用于城市和孤岛电网供电、可再生能源发电的并网、交流系统的非同步互联以及电力市场交易等领域,在电力系统领域具有广阔的商业价值和应用前景。VSC-HVDC系统作为一个含有复杂控制体系的系统,维持系统的稳定运行是首要目标。谐波、电力系统故障和负荷变动等扰动因素都会使得VSC-HVDC系统运行于不稳定状态。柔性高压直流输电的VSC是一个非线性且具备非常高的控制精度的电力电子功率变换装置,对逆变站交流母线电压进行快速无差的控制,交流母线电压在直流侧扰动下的响应速度在毫秒级以下,使得直流系统的负荷(从直流侧向逆变站看去)呈现恒功率特性,这一恒功率特性有可能会破坏VSC-HVDC系统的稳定工作运行。因此研究恒功率特性会对系统产生怎样的影响具有重要意义。根据柔性高压直流输电系统整流站和逆变站的外部伏安特性设计并建立VSC-HVDC系统在直流网络侧的等效电路,进而用小信号分析法来分析系统直流网络的稳定性,得到VSC-HVDC向无源网络供电的传输容量与直流电压、直流侧电容和线路参数之间相应的关系,同时通过设计虚拟电阻作为前馈控制来提高系统的传输容量。在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立了柔性直流输电供电无源系统的动态等效仿真模型,仿真验证了所用策略的有效正确性。
【关键词】：VSC-HVDC 恒功率负荷特性 小信号稳定性分析 特征根 传输容量
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景与意义9-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 论文的主要内容16-18
• 第二章 VSC-HVDC系统的等效直流模型设计18-33
• 2.1 VSC-HVDC系统的结构18-20
• 2.2 VSC-HVDC系统的控制20-27
• 2.2.1 系统级控制21-22
• 2.2.2 换流站级控制22-26
• 2.2.3 换流器阀级控制26-27
• 2.3 VSC-HVDC系统换流站的输入特性27-30
• 2.4 VSC-HVDC系统的等效直流网络模型设计30-32
• 2.5 本章小节32-33
• 第三章 VSC-HVDC供电无源网络传输容量的稳定性分析与计算33-46
• 3.1 小信号稳定性分析33-37
• 3.1.1 状态空间表示法34
• 3.1.2 方程的线性化34-37
• 3.1.3 特征值与系统的稳定性37
• 3.2 VSC-HVDC供电无源网络传输容量稳定性分析及大小的推导37-40
• 3.3 仿真分析40-44
• 3.3.1 仿真系统模型的建立40-42
• 3.3.2 系统的不稳定现象42
• 3.3.3 直流电容对系统最大传输功率的影响42-43
• 3.3.4 直流电压对系统最大传输功率的影响43
• 3.3.5 直流线路类型对系统最大传输功率的影响43-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第四章 提高系统传输容量的虚拟电阻前馈控制46-50
• 4.1 虚拟电阻前馈控制策略设计46-48
• 4.2 仿真分析48-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第五章 结论与展望50-51
• 参考文献51-57
• 致谢57-58
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文58-59
• 附录B 攻读学位期间参加相关项目59

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本文编号：547898