多端柔性直流输电的关键技术分析

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1、目录l绪论⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1课题研究的背景与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．2两端柔性直流输电系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．3多端柔性直流输电⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51．4模块化多电平换流器简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．71．5本文的主要工作及创新点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．82基于删C的VSC—MTDC模型与基本控制策略⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．1埘C基本运行原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．102．2vSC—MTDC的数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．132．3v

2、SC—MTDC的基本控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．162．3．1VSC换流站的内环控制器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．162．3．2VSC换流站的外环控制器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．172．3．3VSC换流站的控制器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯182．4删C的调制方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯192．4．1最近电平逼近调制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．202．4．2载波移相脉宽调制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．212．4．3小数点脉宽调制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯222．5删C电容电压控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．232．5

3、．1适用于NLM算法的均压控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．242．5．2适用于CPS—PwM算法的均压控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．242．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．253适用于VSC～MTDC系统的控制策略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．263．1直流电压斜率控制器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．263．2直流电压偏差控制器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．303．3基于直流电压一有功功率调节特性的上层控制策略⋯⋯⋯⋯⋯333．4仿真结果和分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．373．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．

4、454VSC—MTDC系统中的低电压穿越问题的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯47V4．1引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．474．2电压跌落情况下风力发电机的响应特性及保护措施⋯⋯⋯⋯⋯494．3VSC—MTDC的低压穿越研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯524．3．1基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．524．3．2仿真结果和分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．534．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯565总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯575．1总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．．575．

5、2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．58参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．59致谢⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．63攻读学位期间发表的学术论文目录⋯⋯⋯．．．．⋯⋯⋯⋯．．64VI青岛科技大学研究生学位论文1．1课题研究的背景与意义1绪论基于电压源换流器的高压直流输电技术(HVDCbasedonVoltageSourceConverter，vSC．HvDC)是由加拿大McGill大学Bo伽．TeckOoi等人在1990年首次提出的11，2J，它的主要特点就是采用由全控型电力电子器件组成的电压

6、源换流器(voltageSourCeConverter，VSC)来取代常规直流输电中的由半控型晶闸管器件构成的电流源换流器。由于该技术具有良好的可控性和灵活性，所以受到了世界上许多研究人员的高度关注。1997年由ABB公司负责的基于电压源换流器的高压直流输电试验性工程(Hel蚓on工程)首次运行并获得成功，这促进了电压源换流器高压直流输电技术的工程化应用的发展【3J。目前，我国的能源紧缺和环境污染问题非常严峻，因此在太阳能、风能等可再生清洁能源发电方面的投入比例日益增多，但是由于其自身固有的特点，如小型性、分散性、

7、间歇性、远离负荷中心等，这使得采用传统直流输电技术或者交流输电技术有非常多固有的弊端，而柔性直流输电技术可以很好解决这一问题【4，鲫。随着大功率电力电子开关器件技术的逐渐发展、直流输电成本的逐步降低、新型控制策略的研究和电能质量的提高，VSC．HVDC技术得到了很快的发展，这也很大程度上提高了HVDC输电系统运行的实用性和可靠性，扩大了HVDC输电系统的应用范围。伴随着柔性直流输电技术的发展，很多人开始研究基于VSC．HVDC的风电并网技术【5，6，61J。但是两端柔性直流输电系统如果其中一端VSC换流站因故障而退

8、出运行，那么以另一端连接的风电场也必将退出运行。卜1UJ。但是基于VSC的多端柔性直流输电技术OvIulitTenllinalDirectCurrent，VSC—MTDC)不但能解决这个问题，而且拥有多端系统的灵活、可靠和经济等特征，更加适用于分布式发电与电力市场等领域。因此对于多端柔性直流输电关键技术(如各个换流站的协调控制，风电的低压穿越技术等)的研究具