直流配网电压控制及电压稳定性研究

摘要

随着经济社会的发展和电力电子技术的进步，基于电压源换流器的柔性直流技术由于其自身的一系列优势在输电领域得到了广泛应用，而其在配电领域的应用还刚刚起步。电压稳定性是交流配网安全稳定运行的重要指标，而相对于交流配网，直流配网通常接入更多对电压变化敏感的电力电子设备，因此维持其直流电压的稳定性有着极为重要的意义。本文以直流配网作为研究对象，对其本地控制和协调控制系统进行了归纳总结和仿真建模，并在此基础上对其静态和暂态电压稳定性进行了分析。
　　静态稳定性方面，基于电压源型换流站本地控制的线性化的小干扰分析模型，推导了采用下垂控制的通用小干扰稳定性分析模型。并进一步设计了小干扰等效阻抗方法，采用这种等效方法可以将多端直流配网逐端简化为单端换流站与若干小干扰等效阻抗组成的系统，利于采用根轨迹方法定量讨论直流配网的静态稳定性及其影响因素。暂态稳定性方面，在本地控制的内外环之间设计了一种新型交流电流限幅环节，使换流站在直流电压大幅度跌落时依然可以输出最大功率，以促进直流电压的恢复，以此为基础，对直流配网在电压跌落时的暂态稳定性进行定量分析。最后通过PSCAD/EMTDC数字仿真软件，验证了静态和暂态电压稳定分析结论的有效性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 直流输电的发展概述

1．2．2 多端柔性直流输电的发展概述

1．2．3 直流配电技术概述

1．3 研究内容及章节安排

1．3．1 本文研究内容

1．3．2 章节安排

第二章 直流配网的结构及控制模型

2．1 直流配网的结构

2．1．1 直流配网的总体拓扑结构

2．1．2 换流站的拓扑结构

2．1．3 直流配网的接线方式

2．2 直流配网的控制系统模型

2．2．1 换流站的本地控制模型

2．2．2 直流配网的协调控制模型

2．3 直流配网仿真模型的搭建与运行

2．3．1 直流配网主要元件仿真模型

2．3．2 直流配网协调控制系统仿真模型

2．3．3 直流配网模型的稳态仿真

2．3．4 直流配网模型的暂态仿具

2．4 本章小结

第三章 直流配网的小干扰稳定性分析

3．1 换流站本地控制的小于扰稳定性分析

3．1．1 换流站电流内环

3．1．2 换流站有功功率外环

3．2 下垂控制的小干扰稳定性分析

3．3 直流配网等效阻抗及稳定性分析

3．3．1 直流阻抗／理想电压／理想电流源

3．3．2 普通换流站

3．3．3 直流变压器

3．3．4 直流配网小干扰分析方法

3．4 仿真算例

3．5 本章小结

第四章 直流配网的暂态稳定性分析

4．1 新型交流电流限幅环节

4．2 直流配网的暂态稳定性分析

4．3 仿真算例

4．3．1 电流限幅环节控制效果仿真验证

4．3．2 直流电压暂态稳定性分析及仿真验证

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

作者在攻读研究生期间发表的学术论文