多端柔性直流輸電系統(tǒng)及控制策略研究.pdf

1、大型風電基地內(nèi)風電場分布分散,風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)的拓撲結(jié)構(gòu)選擇和協(xié)調(diào)控制策略設(shè)計直接關(guān)系到運行可靠性,并對工程應用有指導意義。本文重點研究了VSC換流站數(shù)學建模及控制策略,VSC-MTDC的拓撲結(jié)構(gòu)和協(xié)調(diào)控制策略以及該技術(shù)在大型風電基地

2、功率外送時的應用。
　　 1.以abc三相靜止坐標系下的VSC換流站數(shù)學模型為基礎(chǔ),建立了在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的標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)計了基于電流前饋補償解耦的電流內(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,實現(xiàn)了有功無功解耦控制。重點研究了風電場通過VSC-HVDC并網(wǎng)時的控制策略,提出了風電場側(cè)換流站電壓源模式的矢量化控制策略,實現(xiàn)了交流電壓頻率、幅值的恒

3、定控制以及自動匯集風電功率傳輸?shù)诫娋W(wǎng)側(cè)換流站。
　　 2.研究了VSC-MTDC系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu),從直流斷路器和隔離開關(guān)的使用數(shù)量、控制實現(xiàn)的難易程度、直流線路長度、容量和故障對系統(tǒng)的影響等方面對比分析了不同拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點。討論了一般環(huán)型拓撲和半環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)故障時的保護動作過程。綜合技術(shù)性和經(jīng)濟性因素選擇適合目前大型風電基地功率外送的星型-中心環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)。
　　 3.著重分析了VSC-MTDC采用星型拓撲結(jié)構(gòu)匯集大型風

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