高压直流换流阀系统宽频电路建模方法与瞬态过程研究

摘要

针对高压直流换流站中各类过电压对换流阀电压分布的影响,结合国家自然科学基金资助项目“高压直流换流阀系统参数提取及宽频等效电路模型的研究”(编号:50707008),本文以换流阀电气结构、物理特性和工作原理为基础,建立了具有物理意义的换流阀系统的宽频等效电路模型,并采用有限元法计算了建模所需的饱和电抗器、晶闸管及其阻容回路的电路参数。为了使电路模型既有物理意义又能满足相应的频率特性,提出了一种将传统物理建模和数学建模相结合的建模方法,计算获得的电路模型的频率特性与实验结果相同,验证了电路模型的有效性。最后,本文对换流阀阀模块和阀塔的过电压进行了仿真分析,并与实际测量结果进行了比较,仿真结果与实验结果的吻合,再次验证了本文建模方法及参数提取提取方法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.1.1 研究目的和意义

1.1.2 换流阀瞬态过程及过电压分析

1.1.3 电磁场数值计算及有限元概述

1.2 本课题国内外研究现状

1.3 本文研究特色及主要研究内容

第二章 换流阀电气结构与电路模型

2.1 换流阀电气结构

2.1.1 阀模块基本结构

2.1.2 阀塔基本结构

2.2 换流阀电气性能及元件特性

2.2.1 阀电气性能

2.2.2 阀元件性能

2.3 换流阀物理结构及等效电路模型

2.3.1 饱和电抗器物理结构及等效电路模型

2.3.2 晶闸管物理结构及等效电路模型

2.4 换流阀的耐压性能

2.4.1 典型过电压类型

2.4.2 过电压耐压水平

2.5 小结

第三章 应用有限元法提取换流阀主要元件的电路参数

3.1 有限元理论及有限元软件

3.1.1 有限元法理论基础

3.1.2 有限元法基本思想

3.1.3 有限元软件ANSYS简介

3.2 电容参数

3.2.1 电容参数计算原理

3.2.2 有限元法的求解过程

3.2.3 分布电容归算至等效集总电容

3.3 电感参数

3.3.1 电感参数计算原理

3.3.2 有限元法的求解过程

3.3.3 分布电感归算至等效集总电感

3.4 电阻参数

3.4.1 涡流损耗等效电阻计算

3.4.2 铜损等效电阻计算

3.5 换流阀主器件频率特性测量与分析

3.6 小结

第四章 换流阀过电压分析

4.1 PSCAD/EMTDC仿真软件介绍

4.2 换流阀过电压测量布置

4.2.1 阀模块过电压测量

4.2.2 阀塔过电压测量

4.3 换流阀过电压仿真与实测对比分析

4.3.1 阀模块过电压仿真与实测对比分析

4.3.2 阀塔过电压仿真与实测对比分析

4.4 不同过电压类型下换流阀电压分布

4.5 小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

在学期间发表论文情况和参加科研情况