VSC-HVDC直流输电系统故障控制策略研究

【摘要】VSC-HVDC是一种基于可关断电力电子器件(IGBT)和脉宽调制技术(PWM)的高压直流输电技术,其能够瞬时实现有功和无功的快速解耦控制,能够向无源网络供电并且抑制同步振荡,易于构成多端直流系统。在电力系统高电压、大电流的强干扰运行环境下,VSC-HVDC的各个环节都遭受过电压和过电流的冲击。当高压直流输电系统换流站交流侧发生不对称故障时,产生的负序电压会引起换流站较大的过电流和有功功率的二倍频波动,影响系统的工作性能,并且威胁到换流站设备的安全。本文首先建立了VSC-HVDC系统的数学模型,其次研究了VSC-HVDC系统在平衡条件下的内环电流解耦控制器和外环控制器,使用PSCAD仿真软件搭建了VSC-HVDC系统的仿真模型,仿真结果表明此控制系统具有良好的稳态及动态性能。当换流站交流侧电压不平衡时,提出了基于双二阶广义积分器的序分量实时检测器,其能够对故障电压和故障电流的正负序分量进行快速地检测,并且对电网频率扰动有一定的鲁棒性。提出基于比例谐振控制器的内环电流解耦控制器,并且根据瞬时功率理论,利用虚拟磁链计算得到了内环控制器的电流给定值,通过MATLAB/SIMULINK的数字仿真,验证了所设计的控制器在换流站交流侧不对称故障条件下能有效地抑制故障过电流及有功功率的二倍频波动。本文所提出的VSC-HVDC控制策略,当交流侧电压平衡时具有快速地响应特性和动态性能。当交流侧发生不对称故障时,能够很好地抑制有功功率及直流侧电压二倍频振荡,提高系统稳态运行能力。
【作者】王调兵；
【导师】张明光；
【作者基本信息】兰州理工大学，电力系统及其自动化，2014，硕士
【关键词】电压源换流器；有功二倍频振荡；双二阶广义积分器；正负序虚拟磁链估计；比例谐振控制器；

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