VSC-HVDC系统中谐振问题及其主动抑制方法研究

发布时间：2017-09-27 12:28

  本文关键词：VSC-HVDC系统中谐振问题及其主动抑制方法研究

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【摘要】：基于电压源型变流器(Voltage Source Converter,VSC)的高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)输电方式(VSC-HVDC)具有送电密度高、控制灵活等优点。因此,VSC-HVDC在向远离陆地的海岛和钻井平台这一类孤岛上供电、构建城市配电网、新能源并网等方面具有独特的技术优势。其作为现代坚强智能电网中不可缺少的组成部分,最重要的是要其能长期保持稳定、安全运行。然而,交流电网系统在不对称故障或不平衡时会出现电压零、负序等谐波分量,将加剧换流变流器直流偏磁,造成VSC交流侧系统中低次谐波含有量突增,而使得换流元件所受电气应力增加。且在大部分低倍频段内,自公共耦合点(Point of Common Coupling,PCC)处看向VSC的交流低频阻抗性质呈现为电容性,将易导致其与滤波器及交流电网系统之间产生系统网络串、并联谐振。针对不对称故障或不平衡引发的VSC-HVDC与交流电网系统之间的谐振问题,该文从分析谐波分量在VSC交、直流侧系统间的传递规律出发,探讨了VSC交流侧系统中负序谐波对系统运行的影响;同时推导了自PCC处看向VSC的低频阻抗计算式,进而深入解释了引发VSC-HVDC产生系统网络谐振的机理,并针对直流侧电容及PCC处所接交流电网系统强弱分别对系统网络谐振影响进行了定性分析;此外,为能全面阻尼换流站交、直流侧系统间的谐波传递,提出了等效串联一电阻至VSC交流侧阻抗支路中的控制手段,即虚拟谐波电阻控制(Virtual Harmonic Resistor Control,VHRC)策略,并给出了虚拟谐波电阻 Rv.h 取值的确定方法。最后,该文借助PSCAD/EMTDC仿真平台,针对所提的VHRC策略,对VSC-HVDC系统串、并联谐振下进行了仿真验证与分析。仿真结果表明,VHRC策略能全面主动阻尼谐波分量在换流站交、直流侧系统间传递,从而有效阻尼了网络谐振和提高了系统安全运行能力,且还不消耗系统功率及影响系统基波功率控制。
【关键词】：谐波传递 VSC交流低频阻抗计算模型 谐振抑制 柔性直流输电技术 虚拟谐波电阻 不对称故障
【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
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 研究背景和意义10-15
• 1.1.1 LCC-HVDC输电技术10-11
• 1.1.2 VSC-HVDC输电技术11-12
• 1.1.3 VSC-HVDC应用现状12-14
• 1.1.4 VSC-HVDC应用前景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-20
• 1.2.1 交流电网系统不对故障时VSC-HVDC运行特性分析16
• 1.2.2 VSC-HVDC稳态控制策略研究16-19
• 1.2.3 交流电网系统故障下VSC-HVDC控制策略研究19-20
• 1.3 论文的主要内容20-22
• 第二章 VSC-HVDC系统数学模型与控制原理22-40
• 2.1 VSC-HVDC运行原理22-23
• 2.2 交流电网系统平衡时VSC-HVDC数学模型23-27
• 2.2.1 基于abc坐标系下VSC-HVDC数学模型23-25
• 2.2.2 基于dq坐标系下VSC-HVDC数学模型25-27
• 2.3 交流电网系统不平衡时VSC-HVDC数学模型27-30
• 2.3.1 基于对称分量表示的不对称量27-29
• 2.3.2 基于dq坐标系下VSC-HVDC正、负序数学模型29-30
• 2.4 相序分离方法30-32
• 2.5 VSC-HVDC矢量电流控制原理32-38
• 2.5.1 VSC-HVDC控制系统结构32-33
• 2.5.2 交流电网系统平衡时内环矢量电流控制33-34
• 2.5.3 交流电网系统平衡时附加控制34-36
• 2.5.4 交流电网系统不平衡时内环矢量电流控制36-38
• 2.5.5 交流电网系统不平衡时附加控制38
• 2.6 换流阀级控制38-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第三章 VSC交流低频阻抗计算模型40-48
• 3.1 VSC交、直流侧系统间谐波传递规律40-41
• 3.2 负序分量对VSC-HVDC系统运行的影响41-42
• 3.3 VSC交流低频阻抗计算模型42-45
• 3.4 VSC直流侧电容大小对系统谐振的影响分析45-46
• 3.5 交流电网系统强弱对系统谐振的影响分析46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 虚拟谐波电阻控制与仿真分析48-57
• 4.1 虚拟谐波电阻控制48-50
• 4.2 陷波器设计与性能分析50
• 4.3 虚拟谐波电阻设计50-51
• 4.4 仿真分析51-56
• 4.4.1 仿真系统51-52
• 4.4.2 VSC-HVDC系统并联谐振仿真分析52-53
• 4.4.3 VSC-HVDC系统串联谐振仿真分析53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 参考文献59-65
• 致谢65-66
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文66-67
• 附录B 攻读硕士学位期间参加相关项目67

【参考文献】

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1 魏伟;许树楷;李岩;黎小林;饶宏;朱U，

本文编号：929730