高压直流输电控制策略与无功补偿技术研究

《高压直流输电控制策略与无功补偿技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、太原理工大学硕士研究生学位论文高压直流输电控制策略与无功补偿技术研究摘要在当今世界，随着电力电子器件的高速发展，以IGBT作为换流器件的电压源型换流器高压直流输电（VSC-HVDC）因其可以克服电网换流器高压直流输电（LCC-HVDC）自身的缺点，并且能够独立控制有功功率和无功功率，得到学术界与工业界广泛的热议与深入研究。在众多VSC-HVDC输电拓扑结构中，模块化多电平换流器高压直流输电（MMC-HVDC）因其具备开关频率低、损耗小、扩展性强及无需交流滤波装置等优点，使其具有较好的发展前景。课题针对LCC-HVDC、VSC-HVDC及MMC-HVDC的运行原理及不同工况下的控制方式做了系

2、统研究，主要的内容如下：分析了LCC-HVDC的结构组成及工作原理，搭建其数学模型，并研究了系统整流侧采用定直流电流控制，逆变侧采用定直流电压控制或定熄弧角控制的控制策略。在MATLAB平台中搭建相应的控制模型进行仿真，仿真结果：当系统稳定运行时逆变侧采用定熄弧角控制与采用定电压控制相比，系统的功率因数大，消耗的无功功率少，但直流电压稳定性较弱。研究了VSC-HVDC的运行机理并搭建其数学模型。在MATLAB平台中搭建了VSC的控制系统，包括内环电流控制及外环功率控制，并对其进行仿真。仿真结果表明论文所搭建的VSC控制器能够实现系统有功功率和无功功率独立控制，并且响应速度快，控制稳定性高。

3、分析了MMC-HVDC的结构组成及工作原理，建立了数学模型。在研究了MMC最近电平逼近调制策略的基础上在MATLAB平台中搭建I太原理工大学硕士研究生学位论文MMC-HVDC仿真模型及控制系统。仿真结果表明论文所设计的控制器在系统潮流反转后，能够快速恢复稳定，控制效果良好，很好地实现了有功功率和无功功率的独立控制。为了抑制交流系统不平衡时VSC-HVDC产生的负序电流及有功功率二倍频波动分量，在搭建交流系统三相不平衡情况下的VSC数学模型的基础上，提出了基于对称分量分析的控制策略并在MATLAB平台上进行模型搭建和故障仿真。仿真结果表明论文所搭建的控制模型可以根据系统的要求，有效地抑制负序

4、电流及有功功率二倍频波动分量，使VSC-HVDC在交流系统发生不对称故障下仍能按要求稳定运行。然后文章搭建了由LCC-HVDC、VSC-HVDC和MMC-HVDC组成的三端混合直流输电模型，研究为了当VSC端交流侧发生故障时系统仍能够安全稳定运行，系统相应的协调控制策略。在MATLAB平台上根据该控制策略进行模型搭建和故障仿真，结果表明：论文提出的控制策略是正确有效性的，能够实现在系统某一端发生故障后，系统按照指定的运行方式稳定可靠地运行。深入研究了HVDC常用的并联电容器（FC）、静止补偿装置（SVC）和静止无功补偿发生器（STATCOM）三种补偿方式，并在MATLAB上搭建了相应的仿真

5、模型及控制系统。仿真结果：SVC及STATCOM与FC相比能够实现系统容性无功到感性无功的连续平滑调节，起到动态无功支撑的作用。在响应时间方面STATCOM要优于SVC及FC，更快更好地跟踪系统的无功功率变化，因此STATCOM的无功补偿效果较FC和SVC更好。关键词：LCC-HVDC，VSC-HVDC，MMC-HVDC，无功补偿，控制策略II太原理工大学硕士研究生学位论文RESEARCHONTHEHIGH-VOLTAGEDIRECTCURRENTTRANSMISSIONCONTROLSTRATEGYANDTHEREACTIVEPOWERCOMPENSATIONTECHNOLOGYABST

6、RACTInthepresentworld,withtherapiddevelopmentofpowerelectronicdevices,VSC-HVDCusingIGBTasitsconverteriswidelydiscussedandstudiedbyacademiaandindustry.BecauseitovercomestheshortcomingsofLCC-HVDCandcontrolstheactiveandreactivepowerindependently.AmongseveraltransmissiontopologiesofVSC-HVDC,MMC-HVDCha

7、sabetterprospectduetoitsadvantagesincludinglowswitchingfrequency,lowloss,strongscalability,workingwithoutalternatingcurrentfilteringdevicesandsoon.Thispapermakesasystematicresearchoftheoperatingprincipleandcontro