基于潮流优化的多端直流输电系统建模与控制

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文基于潮流优化的多端直流输电系统建模与控制学位申请人：董辉学科专业：电力电子与电力传动指导教师：宋平岗教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致

2、谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论

3、文无保密内容。本人签名____________导师签名日期摘要基于潮流优化的多端直流输电系统建模与控制摘要传统能源的短缺和环境恶化等问题不断促使着世界各国加速对新能源的开发与利用，但是我国能源分布不均，负荷需求距离较远，传统两端直流输电难以实现多电源供电、多落点受电。模块化多电平换流器多端直流输电系统(modularmultilevelconvertermul-terminalDCsystem,MMC-MTDC)通过直流线路构成多种类、多形式、多时间尺度的直流输电网络，在孤岛无源负荷供电、新能源分布式发电系

4、统、城市节能环保等领域得到了广泛的应用，特别是在潮流优化和整个电网的稳定性方面提供了技术支持，是未来智能电网和全球能源互联网的重要组成部分，但是MMC-MTDC不同于两端系统，它的控制方式更为灵活也更为复杂。多端直流输电系统的核心是保证直流侧电压的稳定和潮流的最优分配，本学位论文以此为研究角度，开展的主要工作和创新点有下几点：1）研究MMC基本拓扑结构和工作原理。首先在MMC基本拓扑结构的基础上分析运行原理，建立交直流侧数学模型；然后介绍最近电平逼近调制策略，在传统子模块电容电压排序算法的基础上为协调控制M

5、MC损耗和开关频率，提出新型排序算法；深入研究相间环流和子模块电容电压波动通过开关函数相互作用的机理，讨论环流成并根据无源控制理论设计环流无源抑制控制器。2）MMC-MTDC协调控制策略。首先分析传统控制方式的运行方式和优缺点：主从控制、偏差控制和下垂控制。针对传统控制方式下缺点，在充分考虑线路阻抗产生的电压降落对传统控制方式影响的基础上提出修正下垂曲线电压参考指令的补偿控制策略。3）直接功率协调控制策略。首先研究MMC在电网故障时桥臂瞬时功率特性，分析MMC功率波动对直流侧的影响，然后针对有功无功功率和交

6、流侧负序电路设计无需电流正负序分解的直流功率控制策略，最后构建约束条件求解最优潮流目标函数得出期望功率参考指令。4）基于非线性控制理论协调控制策略。传统MMC-MTDC控制策略中常采用PI双闭环控制，系统暂态特性较差，本论文基于滑模控制理论和微分平坦理论提出自适应下垂控制策略，使系统迅速达到稳定状态，响应速度快，电压偏移较小，在系统功率出现偏差时，可根据变流器自身容量裕度来调节下垂系数，合理分配有功功率，避免出现满载情况。5）直流网络潮流优化。传统控制策略大多是功率优化分配或者自适应下垂控制的单目标优化，无

7、法实现多目标控制的目的，为此提出直流网络优化后的自适应下垂控I摘要制，将潮流分配与下垂曲线相结合，通过直流电压差值实时计算权衡系数来分配自适应下垂曲线斜率和潮流优化斜率。关键字：模块化多电平换流器，多端直流输电系统，环流，非线性控制理论，潮流控制，自适应下垂控制IIAbstractMODELINGANDCONTROLOFMULTI-TERMINALDCTRANSMISSIONSYSTEMBASEDONOPFABSTRACTTheshortageoftraditionalenergyandthedeterio

8、rationoftheenvironmentcontinuetoacceleratethedevelopmentandutilizationofnewenergyinallcountriesoftheworld.HoweverthedistributionofenergyinChinaisunevenandtheloaddemandisfaraway.Itisdifficulttorealizemultipowe