基于静止同步串联补偿器的VSC-HVDC的控制策略研究

摘要

VSC-HVDC系统是一种基于电压源型自换向换流器即电压源换流器(VSC)和由PWM控制的串联绝缘栅极晶体管(IGBT)或门极可关断晶闸管(GTO)的新型直流输电技术。由于是一种新的技术，与其相关的许多技术问题还没有解决或解决的不够好，特别是出现故障时VSC-HVDC的保护控制策略等方面。本文的主要工作是通过采用合理的保护控制策略来改善VSC-HVDC系统的稳定性。 建立了适用于VSC-HVDC系统联接两交流有源网络和向无源网络供电两种情况下的稳态数学模型。对三相换流器的交流侧和直流侧进行了分析，确定了VSC-HVDC中有功、无功、直流电压、直流电流和交流电压等被控量与VSC的控制量调制度、调制角之间的约束关系。 分析了SSSC的基本原理，并针对定阻抗补偿模式和定正交电压补偿模式两种补偿方式，从系统的稳定裕度、比整步功率的改善以及等面积稳定判据等方面进行了比较。 在分析了VSC-HVDC与SSSC特性的基础上，提出将SSSC嵌入VSC-HVDC的控制策略，使VSC-HVDC换流站具有SSSC的特性，从而改善了因三相对地短路故障引起的转子转速飞升的异常状况。 利用MATLAB/Simulink仿真软件验证了所提出的控制策略的有效性。在稳态条件下的仿真结果表明，所提出的控制策略能够有效的抑制三相对地短路故障引起的转子转速的飞升。

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致谢

第一章绪论

1.1引言

1.2 VSC-HVDC系统的研究现状

1.3本文的主要工作

第二章VSC-HVDC系统控制策略研究

2.1 VSC-HVDC系统基本控制理论

2.1.1 VSC-HVDC系统控制模式

2.1.2 VSC-HVDC系统有功的控制

2.1.3 VSC-HVDC无功的控制

2.1.4 VSC-HVDC系统的基本控制模式

2.2 VSC-HVDC连接两交流系统时的控制策略

2.2.1定直流电压控制端稳态数学模型

2.2.2定直流电压控制端控制量和被控量之间的对应关系

2.2.3定直流电流控制端稳态数学模型

2.2.4定直流电流控制端控制量和被控量之间的对应关系

2.3向无源网络供电的VSC-HVDC系统控制策略研究

2.4仿真结果分析

2.4.1定直流电压控制端VSC1的仿真结果

2.4.2定直流电流控制端VSC2的仿真结果

2.4.3 VSC-HVDC系统向无源系统供电的仿真结果

2.5本章小结

第三章静止同步串联补偿器的工作原理及控制模式研究

3.1 SSSC基本原理和功能

3.1.1 SSSC工作原理

3.1.2 SSSC的功能

3.1.3 SSSC的工作模式

3.1.4 SSSC的建模

3.2补偿模式的比较与选择

3.2.1比整步功率与阻尼功率

3.2.2补偿度

3.2.3 SSSC对比整步功率的改善

3.2.4稳定裕量

3.2.5等面积定则

3.3本章小结

第四章具有SSSC特性的VSC-HVDC

4.1 VSC-HVDC交流侧三相对地短路故障分析

4.2比整步功率的产生

4.3同步功率因数的调节

4.4 SSSC置入VSC-HVDC的控制策略

4.5 Simulink仿真结果分析

4.6本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2对今后工作的展望

参考文献