新型多端直流輸電試驗平臺的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，交流電網(wǎng)的穩(wěn)定問題日益嚴重，事故頻發(fā)，影響社會生產(chǎn)和人民日常生活，交流輸電模式的固有缺陷已經(jīng)越來越制約了電網(wǎng)的發(fā)展。且近年來，以風電、光伏為代表的可再生新能源發(fā)電迅速發(fā)展，而這些新能源普遍存在著隨機性、波動性的特征[1-2]，大規(guī)模并網(wǎng)時，將對交流電網(wǎng)提出更加嚴峻的挑戰(zhàn)。雖然傳統(tǒng)的HVDC也是一種可行的解決方案，但因其換流站造價高、需要大量輔助設(shè)備等因素而限制了其應(yīng)用。于是，多端柔性直流輸電技術(shù)(Voltage

2、Source Converter Multi-terminalHVDC，VSC-MTDC)開始受到越來越多的關(guān)注，它將電壓源換流器技術(shù)和多端直流輸電技術(shù)相結(jié)合，不僅避免了交流輸電存在的穩(wěn)定性、同步性等缺陷，也使得電能質(zhì)量高度可控，可以實現(xiàn)多電源、多落點的靈活輸電體系。未來，VSC-MTDC在非同期電網(wǎng)互聯(lián)、遠距離輸電、新能源并網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V闊的應(yīng)用前景[3]，對其進行研究試驗具有十分重要的意義?；谶@一背景，本文對新型多端直流輸電試驗

3、平臺的控制技術(shù)和相關(guān)設(shè)計進行了研究。
　　文中首先對交直流輸電的發(fā)展狀況，以及兩端直流輸電技術(shù)進行了調(diào)查研究，并深入探討了多端直流輸電的基本概念、技術(shù)特點以及換流站拓撲結(jié)構(gòu);接著，本文對VSC電壓源換流器進行了研究，建立了其低頻數(shù)學模型，對適用于直流輸電的VSC的多種控制策略進行了理論分析和比較，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于瞬時功率預測模型的恒頻直接控制，對其在理想電網(wǎng)以及電網(wǎng)電壓不平衡這兩種不同狀況下的性能都做了深入的理論分析并設(shè)

4、計了相應(yīng)的控制器，最后通過Matlab/Simulink建立一個兩端口的VSC-HVDC仿真模型，對其在理想電網(wǎng)和電網(wǎng)不平衡情況下進行了仿真研究，驗證了其具有良好的控制性能;隨后，本文對適用于VSC-MTDC系統(tǒng)的直流電壓協(xié)調(diào)控制策略進行了研究，著重分析了其中具有代表性的集中式電壓控制策略、電壓裕度控制策略、電壓斜率控制策略，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合電壓裕度控制和電壓斜率控制各自的優(yōu)勢，提出了改進型電壓斜率控制策略，并設(shè)計了其控制器，隨后通過M

5、atlab/Simulink仿真平臺搭建一個3端口的VSC-MTDC仿真模型，在穩(wěn)態(tài)以及退運狀態(tài)下對上述控制策略進行了仿真研究和比較，驗證了各自的控制性能;最后，在之前的研究基礎(chǔ)上設(shè)計一個完整的380v三端口VSC-MTDC試驗平臺，用于模擬VSC-MTDC系統(tǒng)的運行以及相關(guān)驗證相關(guān)控制策略，通過主電路設(shè)計、器件選型、控制系統(tǒng)設(shè)計、軟件實現(xiàn)等方面設(shè)計并完成搭建了該試驗平臺，隨后通過一系列啟動以及三端口穩(wěn)態(tài)運行的實驗，驗證了該試驗平臺的功