背靠背柔直的VSG控制策略及柔直短路特性的仿真研究

摘要

为抑制220kV电网的合环电流和提高供电可靠性，本文提出了一种接入双端柔性直流背靠背装置的设计方案。利用背靠背柔性直流构建交直流混合电网，对柔性直流的控制策略进行研究。柔性直流分别采用直流电压下垂控制和VSG控制两种方式，了解了柔性直流的控制原理、SPWM调制方式，建立数学模型并研究了在系统发生三相接地短路、负荷波动时，不同控制策略下有功功率、直流电压、电流、频率等的波动及恢复情况。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证VSG控制策略的优越性。结果表明:所采用的VSG控制策略较直流电压下垂控制能更好的为系统提供惯性，提高系统稳定性。此外，拟进行的葛洲坝——南桥直流输电增容改造工程将采用柔性直流技术对上海南桥换流站进行改造。本文结合该工程搭建受端换流站的柔性直流换流器及其控制系统模型，并结合机理分析与模型仿真，研究柔性直流换流站接入后对近区电网短路电流的贡献。对比了当柔性直流接入点直接短路、经0.1欧过渡电阻短路、经0.1欧过渡电抗短路时，柔性直流换流器向短路点提供短路电流相位及总短路电流大小。结果表明，柔性直流换流器仅能馈入交流系统1.1～1.2倍额定的电流;当金属性短路/经过渡电抗短路时，如果故障点正好位于换流母线，柔性直流换流器馈入交流系统的电流基本与故障前同相位;当经过渡电阻短路时，如果故障点正好位于换流母线，柔性直流换流器馈入交流系统电流相位滞后于故障前90度，对短路点电流有助增作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 柔性直流输电的研究动态

1．2．2 VSG控制技术的研究动态

1．3 本文主要研究内容

2．1 引言

2．2 背靠背换流站概述

2．3 电压源换流器的拓扑结构

2．4 电压源换流器的调制方式

2．5 柔性直流输电系统的故障与保护

2．5．1 柔性直流输电系统的故障

2．5．2 柔性直流输电系统的保护原理

2．5．3 换流站保护配置

2．6 本章小结

3．1 引言

3．2 柔性直流输电系统的控制概述

3．3 基于Park变换的d／q轴解耦控制原理

3．4 传统的外环控制器结构

3．5 基于VSG控制的外环控制器结构

3．5．1 VSG拓扑结构与原理

3．5．2 虚拟同步发电机的机械运动方程与电磁方程

3．5．3 VSG的控制策略

3．5．4 小信号模型确定J、D

3．6 本章小结

4．1 引言

4．2 PSCAD／EMTDC简介

4．3 不同控制模式下系统发生故障扰动恢复情况

4．3．1 逆变侧A发生三相短路接地故障

4．3．2 负荷变动

4．4 受端换流站近区交流电网短路时柔性直流换流器可提供的短路电流特·I生研究

4．5 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢