基于MMC-HVDC系統(tǒng)輸電技術(shù)的研究.pdf

1、能源與環(huán)境危機的加劇，給人類的生存帶來了極大的困擾，以高消耗、重污染為特征的傳統(tǒng)化石能源利用模式注定難以維持，優(yōu)化資源配置并尋求清潔替代能源將作為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。當前，以電能為中心的能源格局進一步凸顯。因此，建立高效、堅強、靈活的輸電網(wǎng)絡(luò)和推動可再生能源的規(guī)?；⒕W(wǎng)成為了緩解環(huán)保壓力、破解能源困局、促進能源生產(chǎn)與消費革命的根本途徑。
　　基于模塊化多電平換流器的柔性直流輸電技術(shù)(MMC-HVDC)因其顯著優(yōu)勢在遠距離、大

2、功率輸電及可再生能源并網(wǎng)等領(lǐng)域脫穎而出，獲得了業(yè)界的強烈關(guān)注和普遍青睞。本文選取MMC-HVDC系統(tǒng)作為研究對象，在詳述其基本原理和相關(guān)特性的基礎(chǔ)上，重點針對系統(tǒng)的控制策略進行了深入研究，并就MMC-HVDC系統(tǒng)在海上風電并網(wǎng)方面的應(yīng)用展開了具體分析。
　　首先，詳細分析了MMC的拓撲結(jié)構(gòu)、工作原理及運行特性，分別構(gòu)建了MMC-HVDC系統(tǒng)在三種坐標系下的數(shù)學模型，并就MMC的預充電控制策略進行了研究和設(shè)計。
　　其次，具體

3、介紹了載波移相調(diào)制策略（CPS-PWM）和最近電平調(diào)制策略(NLM)在MMC-HVDC閥組級控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。在推理得出MMC電容電壓波動機理和相間環(huán)流產(chǎn)生本質(zhì)的基礎(chǔ)上，為降低開關(guān)頻率，對傳統(tǒng)電容電壓排序算法進行了改進和優(yōu)化，并結(jié)合疊加平衡分量法，設(shè)計了一種電容電壓平衡控制策略。此外，通過引入離散數(shù)學模型，設(shè)計了一種基于離散數(shù)學模型的相間環(huán)流抑制器。最后，利用仿真證實了所設(shè)控制策略和控制器的有效性。
　　再者，論述了MMC-HVD

4、C系統(tǒng)的分層控制結(jié)構(gòu)，分析了換流站的控制原理和控制方式，對MMC換流站的雙閉環(huán)控制策略展開了重點研究，分別就內(nèi)環(huán)電流控制器和外環(huán)功率控制器進行了詳細設(shè)計。在結(jié)合系統(tǒng)級控制和閥組級控制的基礎(chǔ)上，針對兩端有源系統(tǒng)和向無源網(wǎng)絡(luò)供電兩種不同場合，分別設(shè)計了MMC-HVDC系統(tǒng)的整體控制策略。最后，通過仿真對所設(shè)的控制策略在多種穩(wěn)態(tài)工況下實施了分析和檢驗，仿真結(jié)果證明了其正確性。
　　最后，討論了海上風電場的并網(wǎng)方式和并網(wǎng)拓撲，指出了MMC