新型直流輸電系統(tǒng)損耗特性及降損措施研究.pdf

1、新型直流輸電的高損耗是其廣泛應(yīng)用的主要障礙，所以開展新型直流輸電降損措施的研究具有明顯的工程應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文采用理論分析和仿真驗(yàn)證相結(jié)合的研究手段，重點(diǎn)研究了直流輸電的損耗特性和降損措施，研究的主要內(nèi)容如下： （1）研究了直流輸電損耗的評估方法，提出了一種基于曲線擬合理論的電壓源換流器功率損耗計(jì)算方法。通過分析換流器IGBT器件的開關(guān)特性，并考慮反向并聯(lián)二極管的影響，推導(dǎo)出IGBT損耗與電壓、電流、結(jié)溫、死區(qū)時間等參數(shù)的

2、關(guān)系式。關(guān)系式中的各種參數(shù)，可從廠商提供的參數(shù)和特性曲線中獲得。該方法能夠有效利用廠商提供的器件特性參數(shù)，可操作性強(qiáng)，與物理模型和功能模型的建模方法相比，更適合于實(shí)際工程應(yīng)用?；诒疚姆椒ㄩ_發(fā)的VSC—HVDC換流器損耗分析程序，可計(jì)算各種工況下的換流器功率損耗，為電壓源換流器的降損設(shè)計(jì)提供了有力工具。 （2）研究了常見多電平結(jié)構(gòu)的換流器特性，提出了一種基于直流電壓注入的低損耗的新型電壓源換流器結(jié)構(gòu)。此換流器由一個12脈動換流器

3、和一個附加電路組成。附加電路通過變壓器向12脈動換流器中點(diǎn)注入直流電壓，將12脈動換流器變?yōu)?0脈動換流器。換流器輸出電壓、電流的諧波水平很低，因此不需要濾波器就可以滿足系統(tǒng)的諧波要求。換流器主電路采用基頻觸發(fā)，降低了開關(guān)頻率；直流電壓的注入，顯著降低了開關(guān)電壓，所以該換流器損耗低、開關(guān)電壓應(yīng)力低，更適合于高電壓、大功率的應(yīng)用場合。分析了該換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理和控制策略，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，為將來的實(shí)機(jī)制造提供了參考。 （3

4、）研究了多種調(diào)制方式的損耗和暫態(tài)特性，提出了一種降低新型直流輸電系統(tǒng)損耗的混合調(diào)制方式，可滿足輸電系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)損耗特性的需求?；旌险{(diào)制方式配置SPWM和最小開關(guān)損耗兩種調(diào)制方式，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動或處于暫態(tài)時，采用響應(yīng)速度快的SPWM調(diào)制，提高系統(tǒng)的暫態(tài)控制能力，改善暫態(tài)響應(yīng)特性；系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，則采用最小開關(guān)損耗控制，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)特性和經(jīng)濟(jì)性。使用狀態(tài)監(jiān)測器，監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)，據(jù)此動態(tài)地選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式。描述了混合調(diào)制方式的

5、基本原理，并對該調(diào)制方式的控制效果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真表明，所提出的混合調(diào)制方式具有良好的控制性能和穩(wěn)態(tài)損耗特性。 （4）研究了利用混合直流輸電降損的可行性。理論分析了基于LCC和VSC型混合直流輸電的局限性，并提出一種新型電流源型混合直流輸電拓?fù)洹Ｔ撔滦突旌现绷鬏旊姷哪孀儌?cè)采用基于可關(guān)斷器件的CSC換流器，整流側(cè)采用傳統(tǒng)LCC換流器。本文建立了該型混合直流輸電的數(shù)學(xué)模型、觸發(fā)方法、控制策略，并仿真了其在各種常見故障下的響應(yīng)特性