VSC-HVDC和LCC-HVDC混合高压直流输电系统协调控制策略研究

摘要

本文将由电网换相换流器(LCC)跟电压源换流器(VSC)组成的混合高压直流输电系统(Hybrid-HVDC)作为研究对象。Hybrid-HVDC结合了LCC，VSC各自的优点，Hybrid-HVDC可以灵活的控制有功功率和无功功率，可以向弱电网甚至无源网络供电，整流侧跟逆变侧不需要快速的通信通道，同时跟两端均为VSC的直流输电系统相比可减小损耗降低成本。本文给出了Hybrid-HVDC系统的数学模型，分析了LCC，VSC的控制策略，同时提出了对VSC控制策略的改进措施。采用自适应电流限制器增强Hybrid-HVDC在接入交流系统发生严重故障时交流电压恢复的能力。本文还分析了采用等效短路比(ESCR)来定量评估Hybrid-HVDC接入点交流系统的电压稳定性。提出了VSC换流阀过电流保护措施及触发角振荡衰减措施。分析了Hybrid-HVDC整流侧交流系统故障时系统的协调控制。对系统稳态及暂态进行了仿真，结果表明混合系统及自适应电流限制器具有可行性。
　　本文在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建Hybrid-HVDC系统仿真模型，模型包括一次系统模型及控制系统模型。基于一次系统仿真模型和混合高压直流输电控制原理的改进措施，建立了改进的控制系统仿真模型，并针对建立的一次系统仿真模型和控制系统仿真模型分别进行系统正常运行及瞬时故障和稳态变化的仿真验证
　　仿真结果表明，本文建立的一次系统仿真模型与实际混合高压直流输电系统运行效果相同，建立的VSC换流阀过电流保护控制及触发角振荡衰减控制能有效改善系统运行性能。自适应电流限制器增强了系统故障后的电压恢复能力，增加了等效短路电流比的值，整流侧逆变侧的协调控制措施更有利于发挥VSC增强系统稳定性的作用。

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摘要

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第1章 绪论

1．1 课题背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容及组织结构

第2章 高压直流输电系统的基本原理

2．1 高压直流输电系统基本分类

2．1．1 单极系统

2．1．2 双极系统

2．1．3 背靠背系统

2．2 LCC-HVDC的工作原理

2．3 VSC-HVDG的工作原理

2．3．1 PWM技术

2．4 VSC控制技术

2．4．1 VSC模型

2．4．2 VSC-HVDC控制策略

2．5 LCC，VSC-HVDC的工作原理

2．6 本章小结

第3章 混合高压直流输电系统协调控制

3．1 等效短路电流比

3．2 自适应电流限制器

3．2．1 VSC换流器控制的数学模型

3．2．2 电流限制器跟等效短路电流比关系

3．2．3 自适应电流限制控制器

3．2．4 运行模式切换

3．2．5 自适应电流限制器对有功功率传输的影响

3．3 逆变器过流保护方案

3．4 振荡衰减控制方案

3．5 本章小结

第4章 混合高压直流输电系统仿真研究

4．1 概述

4．2 整流器模型

4．2．1 电源电路

4．2．2 控制电路

4．3 逆变器模型

4．3．1 电源电路

4．3．2 控制电路

4．4 直流电缆模型

4．5 负载模型

4．6 交流系统模型

4．7 系统启动仿真结果及分析

4．8 负载扰动仿真结果及分析

4．8．1 负载减小

4．8．2 负载增大

4．9 逆变器过载保护仿真及分析

4．10 振荡衰减控制仿真及分析

4．11 接收侧交流系统三相短路接地故障仿真及分析

4．12 发送端故障仿真及分析

4．13 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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