多端柔性直流輸電系統(tǒng)及控制策略研究.pdf

1、大型風(fēng)電基地內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)分布分散,風(fēng)電功率無法完全本地消納,需要集中跨區(qū)域電網(wǎng)外送功率,柔性多端直流輸電系統(tǒng)(VoltageSourceCotwertermulti-terminalDC,VSC-MTDC)是解決這一瓶頸問題的最佳方案。VSC-MTDC系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇和協(xié)調(diào)控制策略設(shè)計(jì)直接關(guān)系到運(yùn)行可靠性,并對(duì)工程應(yīng)用有指導(dǎo)意義。本文重點(diǎn)研究了VSC換流站數(shù)學(xué)建模及控制策略,VSC-MTDC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和協(xié)調(diào)控制策略以及該技術(shù)在大型風(fēng)電基地

2、功率外送時(shí)的應(yīng)用。
　　 1.以abc三相靜止坐標(biāo)系下的VSC換流站數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),建立了在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的標(biāo)幺值模型和等效電路圖。研究了VSC換流站的雙閉環(huán)直接電流控制策略,設(shè)計(jì)了基于電流前饋補(bǔ)償解耦的電流內(nèi)環(huán)控制策略;并討論了直流電壓、有功/無功、頻率等外環(huán)控制策略,實(shí)現(xiàn)了有功無功解耦控制。重點(diǎn)研究了風(fēng)電場(chǎng)通過VSC-HVDC并網(wǎng)時(shí)的控制策略,提出了風(fēng)電場(chǎng)側(cè)換流站電壓源模式的矢量化控制策略,實(shí)現(xiàn)了交流電壓頻率、幅值的恒

3、定控制以及自動(dòng)匯集風(fēng)電功率傳輸?shù)诫娋W(wǎng)側(cè)換流站。
　　 2.研究了VSC-MTDC系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),從直流斷路器和隔離開關(guān)的使用數(shù)量、控制實(shí)現(xiàn)的難易程度、直流線路長(zhǎng)度、容量和故障對(duì)系統(tǒng)的影響等方面對(duì)比分析了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。討論了一般環(huán)型拓?fù)浜桶氕h(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)故障時(shí)的保護(hù)動(dòng)作過程。綜合技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性因素選擇適合目前大型風(fēng)電基地功率外送的星型-中心環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　 3.著重分析了VSC-MTDC采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)匯集大型風(fēng)

4、電基地風(fēng)電功率,聯(lián)合本地電網(wǎng)快速后備容量進(jìn)行“風(fēng)火打捆”功率外送時(shí)的協(xié)調(diào)控制策略。該協(xié)調(diào)控制策略的實(shí)質(zhì)是根據(jù)直流網(wǎng)絡(luò)功率波動(dòng)和電壓變化自動(dòng)切換換流站的運(yùn)行模式,重新分配潮流,以保持系統(tǒng)在不同工況下的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　 4.最后,本文利用MATLAB/Simulink建立了大型風(fēng)電基地通過VSC-MTDC系統(tǒng)進(jìn)行功率外送的仿真模型。驗(yàn)證了系統(tǒng)能夠根據(jù)協(xié)調(diào)控制策略在風(fēng)速突變、風(fēng)電場(chǎng)脫網(wǎng)和輸電線路三相短路故障情況下能夠自動(dòng)切換運(yùn)行模式,