含VSC-HVDC的交直流系统潮流计算方法研究

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1、含VSC—HVDC的交直流系统潮流计算方法研究邓长征，蒋冰华，唐波，黄力(1．三峡大学机械与材料学院，湖北宜昌443002；2．三峡大学电气信息学院，湖北宜昌443002)直接给出VSC的直流侧电压、电流以及PWM控制变0引言量；文献[4]在忽略换流器损耗的情况下，推导出适合VSC—HVDC系统的稳态潮流模型；文献[5】推导了基于电压源换流器的直流输电技术(Voltage适用于多端VSC—HVDC系统潮流计算的VSC数学模SourceC0nverter—HighVoltageDirectCurrent，VSC-型，并针对多种控制方

2、案给出了其交直流潮流交替HVDC)是以全控型电力电子器件、自换相和PWM调算法的接口方程，并提出了一种改进的统一迭代算制技术为核心的新型直流输电技术，与传统直流输法。总之，国内外提出的含VSC—HVDC的交、直流混电技术比较，具有独立控制有功和无功、向无源网络合系统的潮流计算模型各不相同，并且计算方法差供电、谐波含量少和便于构建多端直流系统等显著异较大，缺乏具有一般性的数学模型和计算方法。优势。VSC—HVDC技术目前主要应用在配电领域，但本文建立了VSC—HVDC系统的稳态数学模型，随着全控型器件制造技术和器件容量的不断提高，明

3、确了对应VSC稳态运行的2个状态变量(直流电压VSC—HVDC系统的功率传输容量将进～步提高，目和直流电流)和2个控制变量(PWM调制比和相角)，前VSC—HVDC实际工程的传输容量已达到1000推导出牛顿法潮流计算修正方程式，提出了一种交MW。在不久的将来，VSC—HVDC技术将从配电领域直流潮流交替迭代算法。利用MATLAB软件强大的扩展到大容量输电领域。矩阵计算能力，编制了潮流计算程序。以修改后的目前VSC—HVDC的研究工作主要集中在数学建EPRI一7节点系统为例进行了潮流计算，算例结果验(D模、控制策略和保护方法等方面。

4、对于含VSC—HVDC证了VSC—HVDC潮流计算模型的正确性以及交替迭∞cD∞的交、直流混合系统的潮流计算方法的研究也不多代算法的有效性，并且该方法适用于VSC—HVDC的40了见。传统HVDC系统潮流计算已经形成了2种比较成种控制模式。》熟的算法llI21：统一迭代法和交替迭代法．并且在大∞1VSC—HVDC系统的运行原理和控型的交直流混合系统的潮流计算中得到了广泛的应c，)历制模式用。由于VSC—HVDC与传统HVDC在运行机理上存在着本质的区别，其潮流计算数学模型与传统VSC—HVDC系统单线原理如图1所示，VSC—HVD

5、C截然不同，但计算方法可借鉴传统HVDC的2HVDC系统的整流侧和逆变侧的两端结构基本相种方法。文献[3]最早提出了可嵌入牛顿法潮流算法同，主要由换流器、直流电容器、直流输电线路、换流研的VSC—HVDC数学模型。实现了对包含VSC—HVDC电抗器(或换流变压器)和交流滤波器等组成。VSC究的交、直流混合系统的潮流计算。但该算法以VSC输和VSC：为两电平或多电平电压源换流器，均可运行与出电压的幅值与相位为待求变量．算法收敛后无法分在整流或逆变状态。直流侧电容器c为换流器提供柄收稿日期：2008—06—02作者简介：邓长征098o

6、-)，湖北宜昌人，助教，从事电力电子技术应用于电力系统方面的研究。翔∞『l0》望《∞幕第蝌．．。一研直流电压支撑，并可缓冲桥臂开断的冲击电流，减小且相互独立的调节究直流侧的电压谐波。在VSC的交流侧，每相须安装一VSC—HVDC系统中VSC换流器的基本控制模式与个换流电抗器L(或换流变压器)，它是VSC与交流系有以下4种：(1)定直流电压控制和定无功功率控制：分统之间传输功率的纽带。交流母线上安装滤波器的(2)定直流电流控制和定无功功率控制；(3)定有析主要目的是滤出高次谐波分量。功功率控制和定无功功率控制：(4)定交流电压控制。

7、直流网络的有功功率必须保持平衡，即输入直流网络的有功功率必须等于直流网络输出的有功功率加上换流器和直流网络的有功功率损耗。如果出现任何差值，都将会引起直流电压的升高或降低。为了实现有功功率的自动平衡，在VSC—HVDC系统中必须图1VSC-HVDC系统单线原理图选择一端VSC控制其直流侧电压．控制整个直流网VSC—HVDC采用SPWM技术，由正弦调制波与络的有功功率平衡。前3种换流器控制模式适用于连三角载波比较产生的触发脉冲，使VSC的A、B、c三接2个有源交流网络的VSC换流器，控制模式(4)适相的上、下桥臂高频开通和关断，VS

8、C的交流侧获得用于向无源网络供电的VSC换流器，而另一连接有电压脉冲波，再经过换流电抗器和交流滤波器滤波源网络的VSC换流器则采用控制模式(1)。后得到正弦交流电压以VSC．侧为例，假设VSC．连接交流电网的母线2潮流计算的VSC数学模型电压基波相