直流混聯(lián)及控制技術(shù)在風(fēng)電并網(wǎng)中的研究及應(yīng)用

【摘要】：保證充足可靠的電力供應(yīng)是促進我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的必要條件。我國的電源結(jié)構(gòu)以火電為主,一方面,火力發(fā)電所消耗的化石能源儲量有限；另一方面,化石能源的燃燒會給生態(tài)環(huán)境帶來很大危害。因此,以合理的方式、有規(guī)劃地、盡可能多地在電網(wǎng)中接入以風(fēng)力發(fā)電為代表的新能源,推動我國能源結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略性調(diào)整勢在必行。風(fēng)電有交流及直流兩種并網(wǎng)接入方式；相比于交流接入方式,直流接入方式具有能實現(xiàn)非同步互聯(lián)、不改變兩端交流系統(tǒng)短路容量等優(yōu)點?，F(xiàn)有的直流技術(shù)中,VSC-HVDC和LCC-HVDC各具特點,但適用場景有所不同。本文探討了如何利用由VSC換流站和LCC換流站組成的混聯(lián)多端直流輸電網(wǎng)絡(luò)來接入大容量風(fēng)電時所面臨的技術(shù)問題,針對該系統(tǒng)中各換流站的控制和整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略開展研究,主要研究內(nèi)容包括：1)指出同步逆變器的不足之處,并對其進行改進。經(jīng)改進后,同步逆變器不僅能夠限制其交流側(cè)的輸出電流,而且能夠在系統(tǒng)發(fā)生擾動時,確保所連接電網(wǎng)的功角穩(wěn)定性和電壓穩(wěn)定性。2)分析、比較了幾種多端直流系統(tǒng)的典型協(xié)調(diào)控制策略：主從控制,電壓裕度控制,電壓下垂控制；針對含2個LCC換流站和多個VSC換流站、接入大容量風(fēng)電的直流電網(wǎng),提出了一種不依賴通信系統(tǒng)的新型多端直流協(xié)調(diào)控制策略——主動電壓反饋控制。3)在PSCAD/EMTDC仿真平臺中搭建了改進同步逆變器模型。通過仿真指出：改進前的同步逆變器不能實現(xiàn)無差調(diào)頻,并且在故障情況下容易發(fā)生過流；改進后的同步逆變器可以實現(xiàn)二次調(diào)頻,并且故障情況下能限制其交流電流輸出。4)在PSCAD/EMTDC仿真平臺中,根據(jù)本文提出的主動電壓反饋控制策略,搭建了含2個LCC換流站和3個VSC換流站的混聯(lián)多端直流電網(wǎng),通過時域仿真驗證了系統(tǒng)正常工況下的穩(wěn)態(tài)運行特性,并分析了故障情況下系統(tǒng)的暫態(tài)運行特性以及控制環(huán)節(jié)中關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)運行狀態(tài)的影響。 【關(guān)鍵詞】：混聯(lián)直流輸電系統(tǒng) 主動電壓反饋控制 VSC換流站 LCC換流站 同步逆變器 多端直流 功角穩(wěn)定性 電壓穩(wěn)定性 二次調(diào)頻
【學(xué)位授予單位】：中國電力科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM61
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文的主要工作11-13
• 第二章 高壓直流輸電系統(tǒng)13-21
• 2.1 LCC換流站和VSC換流站的主電路拓撲結(jié)構(gòu)13-16
• 2.1.1 LCC換流站主電路13-15
• 2.1.2 VSC換流站主電路15-16
• 2.2 LCC-HVDC的工作特性16-18
• 2.3 VSC-HVDC的工作特性18-19
• 2.4 LCC-HVDC和VSC-HVDC的比較19
• 2.5 混聯(lián)直流輸電技術(shù)的特點19-20
• 2.6 本章小結(jié)20-21
• 第三章 同步逆變器及其改進21-28
• 3.1 背景介紹21
• 3.2 同步逆變器工作原理和特性21-25
• 3.2.1 虛擬同步機模型21-23
• 3.2.2 同步逆變器模型23-25
• 3.3 同步逆變器問題及其改進25-27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 第四章 混聯(lián)多端直流系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制28-41
• 4.1 介紹28
• 4.2 主從控制28-29
• 4.3 電壓裕度控制29-32
• 4.4 電壓下垂控制32
• 4.5 主動電壓反饋控制32-40
• 4.5.1 主動電壓反饋控制適用場景的形成33-34
• 4.5.2 主動電壓反饋控制適用場景的拓撲介紹34-35
• 4.5.3 主動電壓反饋控制的基本原理35-38
• 4.5.3.1 海上部分的控制35-36
• 4.5.3.2 陸上部分的控制36-38
• 4.5.4 主動電壓反饋控制的核心部分38-39
• 4.5.5 主動電壓反饋控制的實施細節(jié)39
• 4.5.6 主動電壓反饋控制的特點39-40
• 4.6 本章小結(jié)40-41
• 第五章 混聯(lián)多端直流系統(tǒng)的仿真分析41-49
• 5.1 穩(wěn)態(tài)仿真分析41-44
• 5.1.1 改進前后同步逆變器調(diào)頻能力比較41-42
• 5.1.2 系統(tǒng)經(jīng)受正常擾動時,主動電壓反饋控制的驗證42-44
• 5.2 故障仿真分析44-48
• 5.2.1 VSC1交流側(cè)故障44-45
• 5.2.2 GSINV交流側(cè)故障45-46
• 5.2.3 GSREC交流側(cè)故障46-47
• 5.2.4 直流線路故障47-48
• 5.3 本章小結(jié)48-49
• 第六章 總結(jié)與展望49-50
• 6.1 總結(jié)49
• 6.2 后續(xù)工作展望49-50
• 參考文獻50-54
• 致謝54-55
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果55

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