含风电场vsc-mtdc系统的功率协调控制策略研究

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1、硕士学位论文含风电场VSC-MTDC系统的功率协调控制策略研究RESEARCHONTHEPOWERCOORDINATEDCONTROLOFVSC-MTDCSYSTEMCONNECTEDWITHWINDFARMS牛姣姣哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM76学校代码：10213国际图书分类号：621.31密级：公开工学硕士学位论文含风电场VSC-MTDC系统的功率协调控制策略研究硕士研究生：牛姣姣导师：李志民教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大

2、学ClassifiedIndex:TM76U.D.C:621.31DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEPOWERCOORDINATEDCONTROLOFVSC-MTDCSYSTEMCONNECTEDWITHWINDFARMSCandidate：NiuJiaojiaoSupervisor：Prof.LiZhiminAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeri

3、ngAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着绿色可再生能源在现代电力系统中渗透率的不断提高，它给现代电网带来诸多优势的同时也对其运行的安全性和稳定性提出了挑战。由于我国大规模可再生能源特别是风力发电一般处在内陆西北地区，然而电力消耗大户处在东部与东南沿海地区，实现大容量的

4、西电东送和南北互补的全国互联电网的发展战略是我国目前能源分布的客观要求，我国输电的主要发展方向为基于电压源换流站的多端直流输电（Multi-TerminalDirectCurrentbasedonVoltageSourceConverter，VSC-MTDC）。本文主要针对含风电场的VSC-MTDC系统，对系统的功率协调控制策略进行深入探讨。建立了VSC-MTDC与双馈风电机组的数学模型，在此基础上，分别设计了有源系统端VSC的电压下垂控制策略和无源系统端VSC的定交流电压控制策略。建立了一个含风电场与3机9节点电网的VSC-MTD

5、C系统，通过PSCAD/EMTDC仿真，分析了接入3机9节点电网时VSC-MTDC系统的动态特性，为风电场VSC-MTDC系统的功率协调控制策略研究奠定了基础。分析了VSC-MTDC系统常用的单一主站型、多重主站型及复合主站型控制策略的优缺点，提出了适用于VSC-MTDC系统的改进复合主站型控制策略。电压复合主站采用下垂系数可变的电压下垂控制，系统功率波动小时选择合适的下垂系数，令其补偿系统功率波动的同时保证直流电压质量；功率波动大时，令其专注于控制系统的直流电压，系统的功率波动由其余功率复合主站共同补偿；当电压复合主站退出运行时，

6、功率复合主站的控制方式自动切换至直流电压控制模式，保证系统的电压质量。提出了一种风电机组参与功率调节时，VSC-MTDC系统的功率协调控制策略。分别设计了风电机组参与功率调节时，风电场侧换流站的频率辅助控制和风电机组的控制。本文中将VSC-MTDC系统运行分三种模式。模式I：系统的功率波动全部由功率复合主站补偿；模式II：系统的功率波动由功率复合主站和电压复合主站共同补偿；模式III：系统的功率波动超出了功率复合主站和电压复合主站的功率调节范围，需要风电场参与调节。最后，进行了相应的协调控制系统设计，通过仿真验证了所设计的协调控制策

7、略的有效性。关键词：多端柔性直流输电；风电场；协调控制；改进复合主站控制；频率辅助控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththecontinuousincreasingpermeabilityofgreenrenewableenergyinmodernpowersystem,manyadvantageshaveappearedinmoderngrid,alongwithchallengestoitssafeandstableoperation.Large-scalerenewableenergyresourc

8、esinChina,especiallywindpower,aremostlydistributedininlandnorthwestarea,butmainpowerconsumptiongroupslocatedinsouthea