HVDC Light的功率控制及柔性并网策略研究

论文摘要

轻型直流输电(HVDC Light)技术是在传统直流输电技术基础上发展起来的一种新型的输电技术,其主要部件是基于可关断型电力电子器件构成的电压源型换流器。与传统直流输电技术不同的是,这种新型直流输电系统采用了脉宽调制技术,能够对换流站输出的交流电压的幅值和相角在一定范围内进行连续调节,由于这种调节能够快速而准确的完成,从而易于实现对系统潮流的调节。目前HVDC Light的输送功率最大值可达到400MW,随着电力电子器件的进一步发展,传输容量的进一步增加,HVDC Light必将得到更加广泛的应用。本文详细分析了轻型直流输电的工作原理、技术特点以及应用现状,在此基础上分别建立了两端有源系统和单端有源系统的稳态模型,并结合该模型确定了轻型直流输电系统在控制量与被控量上的合理的对应关系。基于PID控制原理设计了适用于HVDC Light系统的PID控制器,控制器参数整定应用衰减曲线法,通过对采用PID控制器的HVDC Light系统的数字仿真研究,验证了PID控制器应用于HVDC Light系统的可行性。分析传统直流输电技术在应用于联网时存在的问题以及HVDC Light在应用于联网时的自身的技术优势,论证HVDCLight应用于联网的可行性;分别就HVDC Light在交流电网故障时的自保护控制策略和利用HVDC Light的启动空载长线路的控制策略进行研究;根据PID控制原理,设计了相应的控制器,实现了HVDC Light的自保护控制并能够保持整流侧的直流电压;实现了利用HVDC Light来启动空载长线路并避免了合闸瞬间的操作过电压:最后应用电力系统暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对HVDC Light的自保护控制和启动控制进行了仿真验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 HVDC Light系统的研究意义
• 1.3 HVDC Light系统的研究现状
• 1.3.1 已投运的HVDC Light工程
• 1.3.2 HVDC Light的研究现状
• 1.4 本课题的主要工作
• 1.4.1 本课题的研究方法
• 1.4.2 本课题的主要工作
• 第二章 HVDC Light的运行特性分析
• 2.1 电压源换流器
• 2.1.1 电压源换流器的结构
• 2.1.2 电压源换流器的PWM控制原理
• 2.1.3 电压源换流器的拓扑结构
• 2.2 HVDC Light的结构和运行机理
• 2.2.1 HVDC Light的基本结构
• 2.2.2 HVDC Light的工作原理
• 2.3 HVDC Light与传统HVDC之间的区别
• 2.4 HVDC Light的控制系统
• 2.5 本章小结
• 第三章 HVDC Light的控制与仿真研究
• 3.1 引言
• 3.2 HVDC Light系统运行控制方式
• 3.3 两端均接有源网络HVDC Light系统稳态建模及控制关系的确定
• 3.3.1 两端均接有源网络HVDC Light系统稳态模型的建立
• 3.3.2 VSC控制量与被控量之间对应关系的确定
• 3.4 向无源网络供电的HVDC Light系统的稳态建模及控制关系确定
• 3.5 PID控制器及其参数整定原理
• 3.5.1 PID控制器的基本原理
• 3.5.2 PID参数整定的衰减曲线法
• 3.6 HVDC Light系统仿真
• 3.6.1 PSCAD/EMTDC介绍
• 3.6.2 HVDC Light的仿真模型
• 3.6.3 HVDC Light的控制器的设计
• 3.6.4 仿真实验及其结果
• 3.7 本章小结
• 第四章 HVDC Light柔性并网策略研究
• 4.1 引言
• 4.2 HVDC Light的自保护控制策略研究
• 4.2.1 HVDC Light的自保护控制策略
• 4.2.2 HVDC Light自保护控制器的设计
• 4.2.3 HVDC Light的仿真分析
• 4.3 HVDC Light启动交流系统的控制策略研究
• 4.3.1 HVDC Light启动空载长线路的控制策略
• 4.3.2 HVDC Light启动空载长线路的控制器设计
• 4.3.3 HVDC Light启动空载长线路的仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢