VSC-HVDC系統(tǒng)及其在電網(wǎng)恢復(fù)中的應(yīng)用研究.pdf

1、電壓源換流器型直流輸電(VoltageSourceConverter—BasedHVDC，VSC—HVDC)是一種新的自流輸電技術(shù)，它具備有功無(wú)功快速獨(dú)立控制、可以向遠(yuǎn)距離小功率無(wú)源網(wǎng)絡(luò)供電、可以向系統(tǒng)發(fā)出無(wú)功功率、易于構(gòu)成多端網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)。VSC—HVDC技術(shù)涉及電氣技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論等諸多學(xué)科領(lǐng)域。由于其出現(xiàn)和發(fā)展時(shí)間還不長(zhǎng)，許多基礎(chǔ)理論和相關(guān)的應(yīng)用基礎(chǔ)問(wèn)題還需要深入探討。 本文針對(duì)VSC—HVDC的穩(wěn)態(tài)特性

2、、暫態(tài)特性和與傳統(tǒng)直流輸電相結(jié)合的新型輸電方式以及在電網(wǎng)恢復(fù)中的應(yīng)用幾個(gè)方面進(jìn)行研究，取得以下幾個(gè)方面的成果。 1．推導(dǎo)了VSC—HVDC功率傳輸方程的直角坐標(biāo)形式，采用逆系統(tǒng)方法設(shè)計(jì)了基于有功、無(wú)功功率獨(dú)立調(diào)節(jié)的VSC—HVDC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了VSC的有功、無(wú)功四象限獨(dú)立、靈活調(diào)節(jié)。當(dāng)實(shí)際交流系統(tǒng)三相交流電壓不對(duì)稱時(shí)，VSC傳輸功率會(huì)發(fā)生波動(dòng)，從而影響VSC—HVDC系統(tǒng)的運(yùn)行。根據(jù)瞬時(shí)無(wú)功功率理論，推導(dǎo)出了消除VSC傳輸功率

3、波動(dòng)需滿足的輸出正、負(fù)序電壓間的關(guān)系式。采用不對(duì)稱觸發(fā)以及逆系統(tǒng)方法設(shè)計(jì)VSC的傳輸功率控制系統(tǒng)，消除了系統(tǒng)電壓不對(duì)稱帶來(lái)的有功功率波動(dòng)。分析了基于VSC—HVDC的配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、有功、無(wú)功功率運(yùn)行特性，及對(duì)交流系統(tǒng)的調(diào)壓作用。 2．提出了基于SPWM控制和開關(guān)函數(shù)的VSC—HVDC系統(tǒng)暫態(tài)模型，分析了VSC—HVDC系統(tǒng)的開關(guān)特性和暫態(tài)運(yùn)行機(jī)理，分析了其在負(fù)荷變化和故障時(shí)候的暫態(tài)運(yùn)行原理。提出了基于能量守恒原理的VSC—HVD

4、C系統(tǒng)暫態(tài)模型，分析了VSC—HVDC系統(tǒng)的能量變化過(guò)程和暫態(tài)運(yùn)行機(jī)理，推導(dǎo)了VSC—HVDC整流側(cè)換流器、逆變側(cè)換流器及直流部分的能量平衡關(guān)系。 3．結(jié)合傳統(tǒng)HVDC技術(shù)成熟、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)和VSC—HVDC運(yùn)行控制方式靈活的優(yōu)點(diǎn)，提出一種新的混合直流輸電(HybridHVDC)方式，并探討其結(jié)構(gòu)組成、技術(shù)特點(diǎn)、運(yùn)行特性、運(yùn)行機(jī)理、調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)特性，給出HybridHVDC的有功無(wú)功運(yùn)行圖。 4．分析了用于電網(wǎng)互聯(lián)的

5、VSC—HVDC在電網(wǎng)大停電時(shí)的自保護(hù)問(wèn)題，提出通過(guò)“軟關(guān)斷”策略使VSC—HVDC能夠平穩(wěn)退出功率輸送，不發(fā)生劇烈的變化和設(shè)備的破壞，但還保持直流電壓，進(jìn)入熱備用狀態(tài)。分析了利用VSC—HVDC進(jìn)行電網(wǎng)恢復(fù)的過(guò)電壓抑制問(wèn)題，提出了VSC—HVDC在一側(cè)交流系統(tǒng)大停電情況下的軟啟動(dòng)方法，避免了長(zhǎng)線路合閘操作過(guò)電壓和變壓器空充過(guò)電壓?；贚yapunov穩(wěn)定理論，采用基于Backstepping設(shè)計(jì)方法的VSC—HVDC控制策略應(yīng)用于電網(wǎng)