论文总字数：24300字

摘 要

16012224 刘钉

指导教师 李周

与传统直流输电系统对比，基于电压源型换流器的新型直流输电技术（VSC-HVDC）在组成结构上采用全控型可关断电力电子器件和PWM调制技术。由于VSC-HVDC系统能够独立控制传输的有功功率和无功功率，也可以向无源网络供电，当其潮流反转时直流电流方向反转而直流电压极性不变的特性，非常适合构筑高可靠性并且潮流可控的多端柔性直流输电系统。

多端直流输电的控制系统包含各端VSC的基本控制和整个系统的上层控制。本文研究了VSC换流器的结构、工作机理、控制系统，应用了脉宽调制技术，通过坐标变换从直角坐标系变换到DQ0坐标系，然后解耦控制有功功率和无功功率。分析了双端VSC-HVDC系统和多端系统的拓扑结构和控制机理。

本文使用PSCAD软件对双端VSC-HVDC系统进行了建模和仿真，搭建了VSC-HVDC的模型和控制器，经过反复调试后得到稳态运行的波形，验证了VSC-HVDC输电方面的许多特征。

关键词：VSC-HVDC；PWM；有功无功独立控制；协调控制策略

ABSTRACT

Compared with conventional HVDC system, the new HVDC technology based on Voltage Source Converter (VSC-HVDC) use full-controlled turn-off power electronics and PWM modulation technique in the composition structure. Since VSC-HVDC system with independent control of active and reactive power, Supply electric power to a passive network. And when the current reverses its direction, the DC current changes but DC voltage doesn’t change, so it is ideally suited to build high reliability and trend-controlled multi-terminal HVDC flexible system.

MTDC control system comprises the entire system’s upper control and the basic control of each VSC and the. First, study the VSC converter structure, working principle, control system and the application of pulse width modulation technology. Second, use coordinate transformation to transform it from the Cartesian coordinate system to DQ0 coordinate system, then analysis independent control of active and reactive power. And, analysis the structure and control strategy of double-ended VSC-HVDC systems and multi-terminal systems.

Finally, provide modeling and simulation for double-ended VSC-HVDC systems and multi-terminal VSC-HVDC system by using PSCAD software. We get curves of steady-state operation through the tireless efforts. It shows many advantages of VSC-HVDC on power transmission.

Keywords: VSC-HVDC; PWM; independent control of active and reactive power; coordinate control strategy

目录

摘要 3

ABSTRACT 4

第一章 绪论 1

1.1 高压直流输电技术 1

1.2 VSC-HVDC技术 2

1.3 多端VSC-HVDC技术 4

1.4 本文研究工作 6

第二章 VSC-HVDC的模型及其控制机理 8

2.1 VSC的拓扑结构 8

2.2 VSC的控制机理 9

2.3 PWM调制技术 10

第三章 双端VSC-HVDC的模型及其运行机理 12

3.1 双端VSC-HVDC拓扑结构 12

3.2 VSC-HVDC系统有功无功解耦控制策略研究 13

3.3 双端VSC-HVDC的运行方式 14

第四章 多端VSC-HVDC的模型及其运行机理 16

4.1 多端VSC-HVDC拓扑结构 16

4.2 电压下降型VSC多端协调控制策略 17

4.3 主从型VSC协调控制策略 19

4.4 多端VSC的运行方式 20

第五章 基于PSCAD的VSC-HVDC的建模与仿真 21

5.1 基于PSCAD的电磁暂态仿真 21

5.2 基于PSCAD的VSC-HVDC建模 22

5.2.1 VSC-HVDC换流器电磁暂态建模 22

5.2.2 VSC-HVDC控制系统电磁暂态建模 22

5.3 基于PSCAD的VSC-HVDC仿真案例 23

第六章 总结与展望 29

6.1 总结 29

6.2 展望 30

致谢 31

参考文献 32

第一章 绪论

1.1 高压直流输电技术

交流电力系统经过近百年的发展，各项技术日益完善，以其绝对的优势在发电、输电、配电、用电方面占据了主导性的地位。随着工业的发展，电力负荷快速增长。由于我国能源的分布不均以及能源和负荷的地区性差异，为了较少线路损耗和提高输电的经济性，电压等级越来越高，对于输电容量的要求越来越高，发展到如今的500KV、750KV、1000KV甚至更高等级的高压特高压交流输电系统。随着科技的发展和输电技术的经验积累，高压交流输电技术的不断完善的同时也出现了一些固有的缺点，特别是长距离输电会受到同步运行稳定性影响，这些劣势相对于直流输电的不需要同步运行这个特点上更加明显。

交流输电系统中间可以有落点、方便升降电压、根据电压分布不同和负荷分布不同来构建网络，但是要求网络两端系统必须同步运行，频率相同，相角相同，如果不能符合这些要求，将严重影响了系统的稳定性。由于直流电力网络不需要考虑线路电抗，不需要考虑两端交流系统的要求，可以实现点对点供电，将大容量的电能输送到远距离的负荷中心。按照两端的运行方式的变化来改变潮流，控制潮流的大小和方向，直流输电往往应用在大型能源基地的远距离大容量输送方面^[1][5]。

1954年，第一条HVDC联络线在瑞典投入运行，HVDC技术得到了人们的关注。而直流输电的关键就是换流问题，因此换流器的发展影响到直流输电技术的发展。上世纪后半叶之后，换流器的发展经历了汞弧阀换流时代、晶闸管换流时代和半导体换流时期三个重要时期。可控半导体器件尤其是全控型器件的快速发展，促进了HVDC技术的应用和完善，使得HVDC输电系统更加稳定、经济、可靠^[5-6]。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：24300字