基于海上風(fēng)電并網(wǎng)的MMC-HVDC控制策略研究

【摘要】：相對于陸地風(fēng)能,海上風(fēng)能具有風(fēng)速高、渦流損耗小等優(yōu)點(diǎn),大力發(fā)展海上風(fēng)電是風(fēng)電發(fā)展的新趨勢。但海上風(fēng)電場一般遠(yuǎn)離負(fù)荷中心,且風(fēng)能具有間歇性、不可控性等特點(diǎn),因此,研究海上風(fēng)電的并網(wǎng)方式是一個(gè)重要的課題。 本文首先介紹了目前主流的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理,然后從經(jīng)濟(jì)性、傳輸容量、系統(tǒng)動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能等方面對目前幾種常用的海上風(fēng)電并網(wǎng)方式進(jìn)行了對比研究,結(jié)果表明,基于模塊化多電平換流器的輕型直流輸電方式(MMC-HVDC)非常適合于長距離、大容量的海上風(fēng)電并網(wǎng)。本文針對MMC-HVDC在風(fēng)電并網(wǎng)上的應(yīng)用,主要解決以下問題： 1)分析了模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Convert, MMC)的工作原理,研究了其調(diào)制方法。 2)結(jié)合載波移相調(diào)制策略(carrier phase-shifted SPWM, CPS-SPWM),同時(shí)根據(jù)在參考電壓中疊加平衡分量原則,提出了一種適用于MMC的子模塊電容電壓均衡控制策略,該策略可分為能量均分控制和電壓均衡控制兩部分。仿真結(jié)果證明了該均衡控制策略的有效性。 3)在(a,b,c)和(d,g,o)坐標(biāo)系下建立了MMC-HVDC系統(tǒng)單端換流站數(shù)學(xué)模型；研究了MMC-HVDC系統(tǒng)控制方式,并對向無源網(wǎng)絡(luò)供電的MMC-HVDC系統(tǒng)和連接兩端有源網(wǎng)絡(luò)的MMC-HVDC系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了詳細(xì)研究。在Matlab/Simulink仿真平臺中,分別搭建了向無源網(wǎng)絡(luò)供電和連接兩端有源網(wǎng)絡(luò)的MMC-HVDC仿真模型,各種工況下的仿真結(jié)果證明了系統(tǒng)性能的優(yōu)越性及所采用的控制方式的正確性。 4)根據(jù)近海風(fēng)電場直流母線型并網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出了一種基于MMC-HVDC的多輸入多輸出并網(wǎng)拓?fù)?并在Matlab/Simulink仿真平臺中搭建了該系統(tǒng)仿真模型,仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有良好的抗擾性能且可調(diào)度性強(qiáng)。 【關(guān)鍵詞】：海上風(fēng)電 模塊化多電平換流器 MMC-HVDC 控制方式 子模塊電容電壓均衡控制策略 電網(wǎng)接入
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 國內(nèi)外風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 MMC-HVDC發(fā)展現(xiàn)狀16-20
• 1.2.3 風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀20-21
• 1.3 論文的主要內(nèi)容21-23
• 第二章 海上風(fēng)電場及其并網(wǎng)技術(shù)23-33
• 2.1 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行原理23-26
• 2.1.1 風(fēng)力機(jī)運(yùn)行原理23-24
• 2.1.2 變速恒頻運(yùn)行原理24-26
• 2.2 風(fēng)力場并網(wǎng)方式研究26-29
• 2.2.1 HVAC并網(wǎng)方式26
• 2.2.2 CSC-HVDC并網(wǎng)方式26-27
• 2.2.3 VSC-HVDC并網(wǎng)方式27-28
• 2.2.4 MMC-HVDC并網(wǎng)方式28-29
• 2.3 近海風(fēng)電場輕型直流并網(wǎng)結(jié)構(gòu)29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 模塊化多電平換流器33-47
• 3.1 MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)33-34
• 3.2 MMC工作原理34-39
• 3.2.1 子模塊工作原理34-35
• 3.2.2 三相MMC工作原理35-36
• 3.2.3 MMC四象限運(yùn)行工況分析36-39
• 3.3 MMC的調(diào)制方法39-41
• 3.4 MMC子模塊電容電壓均衡控制策略41-46
• 3.4.1 MMC相間環(huán)流分析41-42
• 3.4.2 控制策略42-44
• 3.4.3 仿真結(jié)果44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 MMC-HVDC系統(tǒng)建模與控制47-63
• 4.1 MMC等效電路理論模型47
• 4.2 MMC-HVDC系統(tǒng)建模47-53
• 4.2.1 三相靜止標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型48-50
• 4.2.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)化50-52
• 4.2.3 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型52-53
• 4.3 MMC-HVDC控制策略53-61
• 4.3.1 MMC-HVDC分層控制原理53-55
• 4.3.2 MMC-HVDC換流站級控制策略55-59
• 4.3.3 連接兩端有源網(wǎng)絡(luò)的MMC-HVDC控制策略59-60
• 4.3.4 向無源網(wǎng)絡(luò)供電的MMC-HVDC控制策略60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章 仿真驗(yàn)證63-81
• 5.1 連接兩端有源網(wǎng)絡(luò)的MMC-HVDC系統(tǒng)仿63-68
• 5.1.1 仿真模型及參數(shù)63-64
• 5.1.2 仿真結(jié)果及分析64-68
• 5.2 向無源網(wǎng)絡(luò)供電的MMC-HVDC系統(tǒng)仿真68-75
• 5.2.1 仿真模型及參數(shù)68-69
• 5.2.2 仿真結(jié)果及分析69-75
• 5.3 基于海上風(fēng)電并網(wǎng)的MMC-HVDC系統(tǒng)仿真75-80
• 5.3.1 仿真模型及參數(shù)75-76
• 5.3.2 仿真結(jié)果及分析76-80
• 5.4 本章小節(jié)80-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文及參與的項(xiàng)目89-90
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表90

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