光伏电站经MMC-HVDC并网仿真建模与控制策略研究

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1、光伏电站经MMC-HVDC并网仿真建模与控制策略研究SimulationModelingandControlStrategyResearchofPhotoVoltaicStationIntegrationSystemwithMMC-HVDCTechnology学科专业：电气工程研究生：李文勋指导教师：车延博副教授天津大学电气自动化与信息工程学院2017年12月中文摘要柔性直流输电技术可以快速、独立、准确地控制有功功率和无功功率，具有功能灵活、运行可靠的优点，是解决我国可再生能源消纳问题的一种有效技术手段。模块化多电平换流器作为柔性直流输电技术中的一种典型装备，是目前直流输电领

2、域的研究热点。论文以光伏电站为例，研究大型光伏电站通过模块化多电平换流器并网的建模方法和控制策略。论文具体工作如下：（1）介绍了直流输电技术的发展历程和典型的直流输电工程，对比分析了传统直流输电和柔性直流输电的技术特征，阐述了柔性直流输电技术的发展方向。（2）分析了模块化多电平换流器的工作特性和三种子模块的运行机制。在此基础上，研究实现模块化多电平换流器稳定运行的控制策略。针对模块化多电平换流器详细模型仿真速度慢的缺点，采用以受控源代替桥臂电力电子开关的方法建立平均值模型。搭建基于模块化多电平换流器的两端柔性直流输电仿真模型，以验证控制策略的有效性。（3）分析了光伏电站的发电

3、特性和建模方法，使用电导增量法实现光伏的最大功率追踪。设计光伏电站通过模块化多电平换流器并网的系统结构，提出系统级协调控制策略并进行仿真验证。（4）总结了多端直流输电系统中使用的主要控制策略。针对可再生能源接入多端柔性直流输电系统会引起换流站功率波动的缺点，提出一种考虑输电损耗和新能源波动的下垂控制策略，并进行仿真验证。论文围绕大型光伏电站通过柔性直流输电技术并网的协调控制问题，从设备级到系统级展开研究，研究成果对解决可再生能源消纳问题有积极参考意义。关键词：光伏，电压源型换流器，模块化多电平换流器，柔性直流输电技术，多端直流输电系统IABSTRACTVSC-HVDC(Vol

4、tageSourceConverterbasedHighVoltageDirectCurrentsystem)isabletocontrolactiveandreactivepowerrapidly,independentlyandaccurately.Giventheadvantagesofflexiblecontrolandreliableoperation,VSC-HVDCisregardedasaneffectivemethodtosolvetheproblemofrenewableenergyconsumptioninChina.ModularMultilevelC

5、onverter(MMC)isoneofthetypicalequipmentinVSC-HVDCsystem,whichhasgainedresearchfocusrecently.TakingPhtotVoltaic(PV)stationasanexample,themodelingmethodandcontrolstrategyofPVintegrationsystemwithMMC-HVDCtechnologyareinvestigatedinthisdissertation.Thedetailworkislistedasfollows.(1)Thedevelopme

6、ntandtypicalprojectsofDCtransmissionsystemareintroduced.ThetechnicalcharacteristicofclassicalandflexibleHVDCsystemiscompared.ThetrendofVSC-HVDCsystemisalsoexplained.(2)TheoperatingcharacteristicofMMCandthreekindsofsub-module’sstructureareanalyzed.Basedontheabovework,thecontrolstrategytoachi

7、evestableoperationofMMCisinvestigated.AsthespeedofsimulationwiththedetailedmodelofMMCisveryslow,theaveragevaluemodelingmethodisadoptedtoreplacepowerelectronicdevicesinthearmofMMCwithacontrolledvoltagesource.TwoterminalMMC-HVDCsystemisbuilttotestthepropos