提高VSC-HVDC系統(tǒng)向無源網(wǎng)絡(luò)供電可靠性的方法探究.pdf

1、與傳統(tǒng)高壓直流輸電不同，基于電壓源換流器的高壓直流輸電，采用全控型器件，不存在傳統(tǒng)直流輸電換相失敗的問題，并且能夠直接向無源網(wǎng)絡(luò)供電，成為解決城市配電網(wǎng)絡(luò)線路走廊不易擴(kuò)充的有力解決措施。
　　 目前的系統(tǒng)模型主要針對穩(wěn)態(tài)工作情況、無源側(cè)故障、切負(fù)荷和頻率調(diào)整等問題的研究。但是對于重要負(fù)荷，供電可靠性的要求越來越高，如果供電電源側(cè)出現(xiàn)嚴(yán)重的對稱或不對稱故障，長時間的電壓中斷，單純的穩(wěn)態(tài)下的兩端無源供電系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求。

2、　　 為此，本文對嚴(yán)重故障時無源側(cè)直流電壓的穩(wěn)定方法進(jìn)行了探索，與已有的針對無源供電的VSC-HVDC單電源系統(tǒng)相比，提高了針對重要負(fù)荷的供電可靠性。此方法通過了PSIM仿真軟件驗(yàn)證，得到了理想的無源側(cè)電壓和電流，提高了VSC-HVDC系統(tǒng)向無源網(wǎng)絡(luò)供電的可靠性。
　　 本論文主要工作如下:
　　 首先分析了VSC-HVDC系統(tǒng)的運(yùn)行原理和基本結(jié)構(gòu)，在兩端VSC-HVDC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立了VSC-HVDC系統(tǒng)三相

3、靜止坐標(biāo)系及dq坐標(biāo)系下的低頻數(shù)學(xué)模型。并分析各種故障情況，建立了VSC在不平衡電壓下的dq坐標(biāo)系下的正負(fù)序數(shù)學(xué)模型。
　　 其次，根據(jù)穩(wěn)態(tài)下的數(shù)學(xué)模型，采用穩(wěn)態(tài)下的鎖相環(huán)，設(shè)計(jì)了穩(wěn)態(tài)下的內(nèi)環(huán)電流控制、外環(huán)功率控制的雙閉環(huán)控制器，實(shí)現(xiàn)VSC交流有功功率和無功功率的獨(dú)立控制。針對串級PI調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)困難、穩(wěn)定工作域小等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于反饋線性化的控制方法，簡化了參數(shù)設(shè)計(jì)，并利用輸出仿真波形的特點(diǎn)優(yōu)化了控制器參數(shù)。

4、　　 第三，基于負(fù)序分量對PLL的檢測性能的影響，忽略頻率的偏移，設(shè)計(jì)了一種針對故障情況的同步相位和對稱分量的實(shí)時檢測方案。以抑制負(fù)序電流為控制目標(biāo)，設(shè)計(jì)出由結(jié)構(gòu)對稱的正序電流控制環(huán)和負(fù)序電流控制環(huán)構(gòu)成的不平衡控制系統(tǒng)。借鑒電網(wǎng)電壓前饋控制思想，設(shè)計(jì)一種基于負(fù)序電壓補(bǔ)償?shù)牟黄胶饪刂撇呗?。這種控制方案不僅能有效地抑制不對稱故障時產(chǎn)生的負(fù)序電流，而且大大簡化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，仿真證明，這種方法提高了控制系統(tǒng)的性能。無源側(cè)采用定交流電壓控制，

5、供電電源側(cè)采用基于負(fù)序電壓補(bǔ)償?shù)碾p閉環(huán)控制，設(shè)計(jì)了兩端VSC-HVDC無源供電控制系統(tǒng)。
　　 最后，在對VSC-HVDC供電系統(tǒng)的故障情況進(jìn)行仿真分析發(fā)現(xiàn)，以上控制器不能滿足長時間三相接地的嚴(yán)重故障情況。于是對直流側(cè)電壓的穩(wěn)定方法進(jìn)行了嘗試探究，提出了通過控制方式切換和蓄電池的切入來維持直流側(cè)電壓的新方法。并首次采用了雙電源供電模型，針對重要負(fù)荷供電要求，對單個電源單相及三相接地故障等不對稱及嚴(yán)重故障情況，進(jìn)行一系列仿真驗(yàn)證，