论文题目: 基于VSC的HVDC控制及其动态特性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电力系统及其自动化
作者: 胡兆庆
导师: 毛承雄
关键词: 电力电子技术,电压源型直流输电,控制策略,稳定,动态性能,多端直流
文献来源: 华中科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 大功率电力电子技术的发展, 尤其是大功率全控电力电子器件, 如IGBT,IGCT,GTO 的发展,使得利用VSC(Voltage Sourced Converter)技术构成直流输电换流站成为现实,从而形成一种新型的VSC HVDC,这种新型直流输电系统典型的代表是HVDC Light,目前输送功率最大达到了350MW,直流电压达到±150kV,500-1000MW 将是下一代发展目标,预计随着器件进一步发展,VSC HVDC 输出容量会进一步增加,损耗进一步降低,成本也会下降。不同于传统直流输电技术,这种新型直流输电系统由于采用PWM 控制技术,能够对换流站输出交流电压幅值和相角在一定范围内连续可调,而且这种调节能够迅速完成,从而也能对系统潮流方便进行调节。另一方面,随着新能源和分布式发电的发展,需要将新能源发电通过一定的变换环节输入电网,VSC HVDC 无疑是一种合适的方式。这种新型HVDC 系统由于采用了完全不同于传统HVDC 控制方式,给电力系统带来了全新的特征,如何对VSC HVDC 本身进行控制以及新型直流系统引入后交直流系统之间相互影响是一个待研究的问题,本文重点在于建立VSC HVDC 在电力系统中模型基础上,提出VSC HVDC控制策略,研究了引入新型HVDC 系统后交直流系统间相互影响。本文在第二章建立了VSC HVDC 在电力系统中的模型,包括AC/DC 交直流混合系统,以及含有多台发电机和VSC 直流输电系统的多机系统模型,同时也在第八章建立了多换流站的模型。第三章提出一种基于dq 坐标轴分解的有功和无功解耦控制策略,并用仿真研究了在提出的控制策略下交直流系统间相互影响,研究表明,在本文提出的解耦控制策略下,达到了预期控制效果,系统具有较好动态响应性能; 另外在第三章提出了一种VSC 直流输电系统的逆系统非线性控制策略,实现了有功和无功的解耦控制,该控制使得VSC HVDC 系统在大扰动情况下有较好的稳定特性; 传统直流系统中,常用直流功率调制来改善系统运行,所以在第四章,探讨了在有VSC HVDC的交直流混合系统中,利用VSC HVDC 的混合功率调制的方法来改善系统运行,研究表明,在选择合适调制信号后,能够改善系统在各种扰动下的动态性能。在第五章提出一种发电机励磁和VSC 直流输电系统的优化协调控制策略,将该优化控制策略应用到AC/DC 以及多机系统中,仿真证明,在该控制策略下,交直流系统在发生故障或者扰动后,能够迅速恢复正常运行,同时,在多机系统中对比了采用优化协调控制策略和常规的发电机系统与VSC HVDC 分开调节两种情况,研究表明本文提出的优化协调控制策略显示出比常规分开调节方式更好的效果; 在第六章分析了VSC HVDC 基本控制特性,对比了相同的条件下,采用VSC 直流输电和传统直流输电给系统带来的不同影响,仿真证明,采用了VSC 直流输电后,在适当的控制算法下,VSC 直流输电系统的调节作用更利于系统稳定和运行; 第七章将遗传算法引入到VSC 直流输电系统控制中,利用VSC 直流输电系统潮流快速控制能力,提出一种发电机和直流系统综合稳定调节算法,使交直流混合系统故障或者大小扰动下具有较好动态响应性能,并用遗传算法对控制器相关参数进行了优化,仿真表明,用遗传算法对控制器相关参数进行优化后,系统响应较优化前有显
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 直流输电技术的应用和新的发展
1.2 基于电压源型换流站的直流输电技术基本原理
1.3 VSC HVDC拓扑和分析
1.4 VSC HVDC与传统直流输电在技术和应用方面的比较
1.5 论文的主要工作及章节安排
2 VSC HVDC的电力系统动态建模和仿真
2.1 VSC HVDC系统模型
2.2 有VSC HVDC的电力系统仿真计算方法
2.3 小结
3 VSC HVDC在提高电力系统稳定中应用和控制研究
3.1 提高电力系统稳定的新型VSC HVDC控制研究
3.2 多机电力系统中VSC HVDC的控制和仿真
3.3 基于逆系统原理的VSC HVDC控制
3.4 小结
4 VSC HVDC提高发电机阻尼的新控制措施
4.1 系统描述
4.2 基于Bang-Bang控制原理的控制设计
4.3 仿真研究
4.4 小结
5 VSC HVDC与发电机励磁优化协调控制
5.1 AC/DC交直流混合系统中优化协调算法
5.2 优化协调算法在AC/DC系统中应用和仿真
5.3 多机系统中VSC HVDC与发电机励磁优化协调控制
5.4 发电机灰色控制
5.5 基于输入对状态反馈线性化的非线性励磁控制
5.6 小结
6 VSC HVDC与传统直流输电对系统稳定控制的影响的对比
6.1 传统直流输电和交流系统的相互影响
6.2 新型VSC HVDC的控制
6.3 传统直流输电控制及其特性简述
6.4 仿真研究
6.5 小结
7 基于遗传算法的VSC HVDC控制参数优化
7.1 遗传算法基本原理
7.2 基于遗传算法的VSC HVDC控制参数优化方法
7.3 仿真研究
7.4 小结
8 多端VSC HVDC的传输控制研究
8.1 多端直流的传输拓扑结构、控制和应用
8.2 一种新的基于单端直流电压调节原理的多端直流控制策略
8.3 仿真研究
8.4 小结
9 实验
9.1 试验方案
9.2 试验结果
9.3 小结
10 全文总结
10.1 总结
10.2 有待进一步开展的工作
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表与完成的论文
附录2 攻读博士学位期间参加的科研工作和所获奖励
附录3 三机无穷大交直流系统参数(标幺值)
附录4 五机无穷大系统参数(标幺值)
发布时间: 2006-04-05
参考文献
- [1].大规模交直流系统电磁暂态仿真和稳定控制技术研究[D]. 翁华.浙江大学2014
- [2].交直流电力系统稳定性分析与控制相关问题的研究[D]. 屠竞哲.浙江大学2012
- [3].交直流系统故障相互作用分析计算模型及其应用研究[D]. 刘俊磊.华南理工大学2013
- [4].基于改进连续潮流法及分岔理论的交直流系统电压稳定研究[D]. 谭涛亮.华南理工大学2011
- [5].复杂运行条件下交直流系统运行特性建模及控制方法研究[D]. 冉晓洪.华中科技大学2015
- [6].高压直流输电系统次同步振荡阻尼特性研究[D]. 周长春.浙江大学2004
- [7].多馈直流系统接入对交流电网的影响及混联系统关键问题研究[D]. 黄震.西南交通大学2011