向无源网络供电的VSC-HVDC系统故障恢复特性仿真

摘要

随着电力电子技术及计算机控制技术的发展，以电压源换流器为基础的高压直流输电技术得到了实现，全控型整流器件和PWM技术使得VSC-HVDC技术较传统直流输电技术具有一系列优势，如短路电流小、谐波水平低、能可靠地供电给无源网络和易于扩展为多端网络等，这些特点使得该技术极大的拓展了直流输电的应用领域，能够很好地完成向供电可靠性、电能质量以及环保等方面有着较高要求的领域供电。基于这些优势，VSC-HVDC技术向无源网络供电的研究开始逐渐发展起来。目前，在该系统控制策略方面的研究已经存在一些，但是在对于系统发生故障时的动态仿真方面的研究还相对较少，研究系统故障情况下的仿真波形图可以很好地了解该系统的故障恢复特性，能够更加稳定、可靠地向无源网络供电。因此，分析VSC-HVDC系统向无源网络供电时的故障特性具有重要的意义。
　　本文首先研究了VSC-HVDC系统的结构模型，根据三相静止坐标系和d-q同步旋转坐标系下的换流器数学模型，分析了换流器外环功率控制及内环电流控制的工作原理;然后，选择合适的换流器控制方式，设计了向无源网络供电的VSC-HVDC系统，其中，整流侧采用定直流电压、定无功功率控制，逆变侧采用定交流电压控制模型，并仿真验证了该模型的正确性。
　　最后，设置了几种典型的电力系统故障，用PSCAD/EMTDC仿真软件分析了在无源逆变侧受到单相短路、三相短路以及三相断线故障时，系统电压、电流、输送功率等电气量的动态波形图;另外，对比仿真分析了这些电气量在无源逆变侧加装SVC无功补偿装置后的动态特性曲线，将两种故障状态下相应的仿真波形图进行了对比分析。结果表明加装SVC后系统发生故障时能够更快的恢复到稳定运行状态，减少故障对系统的影响，并且在三种不同类型故障下该模型均具有有效性。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究背景和意义

1．2 VSC-HVDC技术研究现状

1．3 VSC-HVDC技术应用现状

1．4 向无源网络供电的VSC-HVDC技术研究

1．4．1 无源网络供电现状分析

1．4．2 VSC-HVDC系统供电无源网络优势

1．5 本文所做工作

2 VSC-HVDC系统结构模型

2．1 系统结构

2．2 工作原理

2．3 数学模型

2．3．1 静止坐标系下数学模型

2．3．2 dq旋转坐标系下数学模型

2．4 基本控制结构

2．4．1 系统级控制

2．4．2 换流器级控制

2．4．3 触发级控制

2．5 本章小结

3 向无源网络供电的VSC-HVDC控制策略研究

3．1 向无源网络供电研究现状

3．1．1 基本结构

3．1．2 研究现状

3．2 整流侧控制

3．3 逆变侧控制

3．4 本章小结

4 仿真分析

4．1 系统参数设置

4．2 系统仿真分析

4．2．1 纯有功负荷

4．2．2 阻感性负荷

4．3 故障分析

4．3．1 故障恢复特性仿真

4．3．2 加装SVC后故障恢复特性仿真

4．4 本章小结

5 结论与展望

参考文献

个人简历

致谢