多端柔性直流輸電系統(tǒng)控制策略的研究.pdf

1、穩(wěn)定的直流電壓與合理的負(fù)荷功率分配是多端柔性直流輸電（Voltage Source Converter Multi-Terminal Direct Current，VSC-MTDC）系統(tǒng)控制的核心問(wèn)題，該系統(tǒng)優(yōu)于傳統(tǒng)的雙端直流輸電（High Voltage Direct Current，HVDC）系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多電源供電和多負(fù)載受電的靈活運(yùn)行，更適用于能源互聯(lián)網(wǎng)和可再生能源并網(wǎng)，降低棄光、棄風(fēng)的比率等。同時(shí)，在VSC-MTDC系統(tǒng)中，模

2、塊化多電平變換器（Modular Multilevel Converter,MMC）的應(yīng)用更為廣泛，MMC自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，擴(kuò)容能力強(qiáng)，可克服大容量輸電引起的內(nèi)部半導(dǎo)體器件容量受限等問(wèn)題，也正因?yàn)镸MC內(nèi)部模塊數(shù)較多，調(diào)制策略的研究對(duì)其安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。為此，本文對(duì)VSC-MTDC系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行了深入的研究，并且圍繞系統(tǒng)電能變換這一重要環(huán)節(jié)對(duì)MMC的建模和調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　首先，論

3、文針對(duì)VSC-MTDC系統(tǒng)的放射狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提出了一種基于下垂控制的改進(jìn)功率分配方法。該方法在傳統(tǒng)下垂控制的基礎(chǔ)上，考慮了電壓波動(dòng)和功率分配兩個(gè)因素，在對(duì)目標(biāo)變換器進(jìn)行控制時(shí)，引入了直流母線電壓和輸出功率作為比較值，通過(guò)比例積分控制器獲取兩個(gè)補(bǔ)償分量。同時(shí)利用低帶寬通信技術(shù)采集控制信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)變換器輸出側(cè)的直流母線電壓的提升，以及在線路電阻隨輸電線路長(zhǎng)度不同取值不同的情況下負(fù)荷功率的合理分配。最后驗(yàn)證了該控制方法在不同的柔性直

4、流輸電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性。
　　其次，論文針對(duì)VSC-MTDC系統(tǒng)，在改進(jìn)型下垂控制的基礎(chǔ)上，提出了一種最優(yōu)的負(fù)荷功率分配方法。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)π型等效輸電線路損耗的分析，基于最優(yōu)功率流動(dòng)策略對(duì)VSC-MTDC系統(tǒng)的直流電壓和功率分配進(jìn)行優(yōu)化，得到最小損耗時(shí)的各個(gè)端口的輸出電壓，再結(jié)合下垂控制中參考輸出電壓的公式，計(jì)算出最優(yōu)的比例系數(shù)來(lái)分配系統(tǒng)的功率。最后分析了線路參數(shù)和通信延遲對(duì)系統(tǒng)的影響，確定了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　論文

5、分析了MMC的過(guò)調(diào)制問(wèn)題。通過(guò)對(duì)MMC的廣義建?？芍?，基頻分量的幅值反映了變換器的調(diào)制比，因此需要減小MMC調(diào)制比的最大值從而避免過(guò)調(diào)制。本文提出了一種調(diào)制方法，在調(diào)制比中插入補(bǔ)償分量以便于降低MMC調(diào)制比中的基頻分量，結(jié)合MMC子模塊電容參數(shù)的設(shè)計(jì)和變換器的運(yùn)行范圍，分析了調(diào)制比中抑制環(huán)流的補(bǔ)償分量與電容電壓紋波之間的數(shù)量關(guān)系，最終得到了MMC最大調(diào)制比的取值范圍。該方法有效地抑制了系統(tǒng)環(huán)流，避免了過(guò)調(diào)制現(xiàn)象的發(fā)生，有利于MMC系統(tǒng)的

6、穩(wěn)定運(yùn)行。
　　最后，論文針對(duì)VSC-MTDC系統(tǒng)，詳細(xì)分析了交流側(cè)單相接地故障的控制問(wèn)題。提出一種通用控制方法，通過(guò)采用信號(hào)延遲消除法對(duì)并網(wǎng)電流進(jìn)行正負(fù)序分解，推導(dǎo)了在不同運(yùn)行模式下產(chǎn)生的電流參考值，利用比例諧振控制器控制并網(wǎng)電流。同時(shí)，針對(duì)多電平VSC-MTDC系統(tǒng)，通過(guò)理論分析最終得到了MMC的直流側(cè)等效阻抗模型，并進(jìn)一步討論了調(diào)制比中補(bǔ)償分量以及MMC子模塊電容等參數(shù)和等效阻抗模型的相關(guān)性。根據(jù)MMC直流側(cè)等效阻抗模型，分