基于LCC-MMC的混合直流输电系统控制策略研究

摘要

我国的能源资源主要分布在西北地区，而能源消费中心主要集中在东部沿海地区。根据我国能源和负荷分布的特点，我国大容量远距离高压直流输电工程都存在一个明显的特征，即潮流方向单一。对于潮流方向单一的高压直流输电工程，混合直流输电系统整流侧采用电网换相换流器（LCC），逆变侧采用模块化多电平换流器（MMC），将充分发挥传统直流输电与柔性直流输电各自的优势。混合直流输电技术成本较低且控制高度灵活，在可再生能源发电的能量汇聚、异步电网互联以及远距离孤岛输电等方面有很好的应用前景，成为了新的研究热点。
　　本研究主要内容包括：⑴分析了两种高压直流输电技术，针对其存在的问题引入了混合直流输电技术。介绍了MMC的研究现状，为本文提出的混合直流输电拓扑结构做了可行性分析。⑵分析子模块的结构，在分析其工作原理的基础上，建立了MMC的数学模型，并说明其运行特性。重点介绍了载波移相和最近电平逼近调制策略，结合本文MMC电平数不高的特点，选择了载波移相调制策略，给出了MMC电压调制波，对仿真结果进行了分析。⑶提出了LCC-MMC的主要拓扑结构，设计了该系统的控制策略。研究了MMC内部环流形成机理，并设计了dq坐标系下环流抑制控制器。设计了子模块电容电压均衡控制器，使电容电压能够在一定范围内稳定。改进了传统载波移相调制策略在MMC中的应用方法，使环流实际值跟踪参考值，完成对MMC中环流大小的抑制。⑷在PSCAD/EMTDC软件中搭建了混合直流输电系统，对本文中提出的LCC-MMC控制策略进行了仿真研究，仿真结果表明，所设计混合直流输电系统和其控制策略的正确性，环流也明显得到了抑制。最后进行了逆变侧交流故障仿真，该系统在故障清除后能够很快地恢复至稳定运行状态，具有较强的故障自清理能力。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 传统的多电平拓扑概述

1.3 模块化多电平换流器概述

1.4 混合直流输电系统的研究现状

1.5 本文的主要工作

2 模块化多电平换流器的基础理论

2.1 MMC的拓扑结构

2.2 MMC的工作原理

2.3 MMC的运行特征

2.4 MMC的调制策略

2.5 本章小结

3 混合直流输电系统的控制策略

3.1 LCC-MMC拓扑结构

3.2 整流侧的拓扑结构和控制方式

3.3 逆变侧MMC控制策略

3.4 电容电压平衡控制策略

3.5 MMC相单元间的环流抑制策略

3.6 本章小结

4 LCC-MMC混合直流输电系统的仿真

4.1 仿真参数的选取

4.2 LCC-MMC系统的仿真结果

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录