柔性直流输电系统主回路参数与系统运行行为的关系研究

摘要

柔性直流输电技术在风电并网工程、可再生能源并网工程、孤岛供电工程以及分布式发电并网工程等诸多领域得到了广泛应用，而主回路的参数以及控制系统的性能对整个系统的运行行为有着极为重要的影响。因此，研究柔性直流输电系统主回路参数与系统运行行为的关系，并基于此对主回路参数进行设计具有重要的现实意义。
　　本文对柔性直流输电系统建模、控制器设计、主回路中的参数与系统运行行为的关系进行了研究，主要包括以下几个方面的内容：
　　分析了柔性直流输电系统的运行机理，建立其在abc静止坐标系下的数学模型，考虑到在abc坐标下控制器设计的困难，建立了在dq旋转坐标下的数学模型。设计了基于直接电流控制的双闭环控制器，从系统传递函数的角度出发，采用极点配置的方法对内环电流控制器、外环电压控制器、外环功率控制器的PI参数进行设计。为了提高系统抗扰动性能，引入负载电流前馈控制对外环电压控制器进行了改进。
　　研究了主回路参数与系统运行行为的关系。针对电感与系统运行行为的关系，分析了电感对电压源换流器四象限运行、快速电流跟踪、谐波电流抑制、功率因数的影响，基于此给出了满足这些性能指标的电感取值范围；针对电容与系统运行行为的关系，分析了电容对电压环跟随特性以及直流电压波动抑制的影响，并基于此给出了满足这些性能指标的电容取值范围。
　　最后，在 PSCAD/EMTDC平台搭建了一个柔性直流输电系统仿真模型，采用双闭环控制器，内环采用电流控制器，外环一端采用定有功功率、定无功功率控制，另一端采用定直流电压、定无功功率控制。根据文中给出的主回路电感和电容的设计方法，在搭建的仿真模型中对比分析了主回路参数变化时系统运行行为指标的变化。主回路参数选择之后的仿真结果验证了参数选择方法的正确性，所选择的主回路参数能够满足电压源换流器和控制器的正常运行，为实际工程应用打下了一定的基础。

目录

第1章 绪 论

1.1 选题的背景及意义

1.2 柔性直流输电系统研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 柔性直流输电系统运行原理及数学模型

2.1 引言

2.2 柔性直流输电系统运行原理

2.3 柔性直流输电系统数学模型

2.4 本章小结

第3章 柔性直流输电系统控制系统设计

3.1 引言

3.2 柔性直流输电系统控制系统结构

3.3 柔性直流输电系统直接电流控制

3.4 控制器的抗扰动性能分析与改进

3.5 本章小结

第4章 主回路参数与系统运行行为的关系

4.1 引言

4.2 电感与系统运行行为的关系

4.3 电容与系统运行行为的关系

4.4 本章小结

第5章 柔性直流输电系统仿真分析

5.1 引言

5.2 柔性直流输电系统仿真模型描述

5.3 主回路参数设计

5.4 主回路参数与系统运行行为关系仿真研究

5.5 主回路参数设计方法验证

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

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致谢