基于VSC的多目标控制短路电流限制器研究

摘要

随着人们生产生活对电力需求的日益增加,电力系统的规模逐步扩大,与此同时,对远距离、大容量的系统的运行稳定性的要求也相应提高。近几年来,随着电力电子技术的发展,电力电子器件有很强的实用性。基于此,提出了基于VSC的多目标控制短路电流限制器,可以实现多目标控制,又能根据具体的短路类型快速有效的限制短路电流,因而具有较大的灵活性和实用性。
　　论文首先阐述了短路限流技术的重要性和发展背景,介绍了目前国内外流行的一些限流技术及其优缺点。然后提出了一种基于VSC的可多目标控制的限流器,给出了10kV/2MVA单相、三相限流器的主电路拓扑,详细说明了它的工作原理。通过pscad的建模仿真结果和400V/100kVA物理实验结果。验证了控制策略的有效性。最后对限流器在电网中实际应用需要考虑的一些问题进行了讨论,并对以后的发展前景进行了积极的展望。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 电力系统的发展

1.1.2 电力系统中的短路电流问题及其危害

1.1.3 现有国内外各种短路限流技术及其优缺点

1.2 短路电流限制的实现方案

1.2.1 电力电子型FCL

1.2.2 超导型SFCL

1.2.3 放电间隙型FCL

1.2.4 发射控制型FCL

1.2.5 PTC热敏电阻型FCL

1.2.6 限流熔断器

1.3 VSC型换流器多目标控制短路电流限制器的应用前景

1.4 本文的研究意义及研究内容

第二章 基于VSC型换流器的短路电流限制器拓扑和工作原理

2.1 短路电流限制器主电路综合比较研究

2.1.1 储能装置

2.1.2 逆变器

2.1.3 输出侧滤波器

2.2 本论文研究的拓扑结构和工作原理

2.3 建立数学模型

2.3.1 单相PWM逆变器的数学模型

2.3.2 单元级联型逆变电路及数学模型

第三章 故障检测和控制算法

3.1 瞬时无功功率理论

3.1.1 矢量变换

3.1.2 瞬时无功功率理论

3.1.3 瞬时无功功率理论的应用

3.2 故障发生检测

3.3 控制算法的制定

3.3.1 补偿策略

3.3.2 控制流程

第四章 仿真和实验研究

4.1 10kV/2MVA装置的参数设计和性能指标

4.1.1 级联H桥单元数的确定

4.1.2 系统电抗及负荷参数设计

4.1.3 LC低通滤波器设计

4.1.4 IGBT的选型.

4.2 基于EMTDC/PSCAD的仿真建模研究

4.3 400V/100kVA物理实验平台的开发研制

4.3.1 开发平台硬件系统概述

4.3.2 平台硬件系统设计

4.3.3 平台软件开发

4.4 物理实验研究

第五章 结论和展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况