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新型直流输电及其相关技术研究

张桂斌  
【摘要】: 随着电力电子技术的发展,用电压源换流器(VSC)进行直流输电的条件已经具备,本文着重研究了与新型直流输电(HVDC-VSC)相关的运行和控制技术。 在分析了空间矢量PWM基本原理的基础上,提出了一种根据负荷功率因数角动态分配零矢量的方法,并引入了不开关扇区滞后角的概念。这种方法开关损耗最小,并可有效降低开关器件的最大开关电流,适应了HVDC-VSC降低开关损耗的需要。 通过对自然采样PWM、规则采样PWM原理的分析对比,提出了不对称规则采样的概念,并把不对称规则采样的思想用于空间矢量PWM,提出了适用于低开关频率的不对称空间矢量PWM,使得将空间矢量PWM运用到基于GTO的VSC成为可能。 从输电损耗最小的角度出发,提出了任意相无中性线或有中性线系统的瞬时无功功率理论,在新的理论下,每个量都有清晰的物理意义,且能分解出零序电流的有功分量和无功分量,并给出了通用的零序电流补偿方法,揭示了瞬时无功功率理论与传统平均意义下的无功功率理论的联系及本质区别,从而为研究HVDC-VSC及各种FACTS装置的无功功率控制奠定了理论基础。 建立了以电压相角和幅值为控制量的HVDC-VSC的稳态模型,并依据所建立的稳态模型,确定了VSC两个控制量与两个被控量之间的合理对应关系,设计了由逆模型控制器和PI控制器构成的非线性控制器。提出了连接无源网络时VSC的控制策略,简单讨论了HVDC-VSC无源高通滤波器的设计。 建立了以VSC等效换流阻抗上的基波压降所对应的电压空间矢量为控制量时HVDC-VSC的稳态模型,并根据所建立的稳态模型,提出了基于稳态模型的HVDC-VSC反馈线性化控制策略。 基于空间矢量的概念,提出了一种开环的基波正序分量、基波负序分量及谐波分量的实时检测方法,这种方法可以看作是空间矢量的概念与传统的基于滤波器的谐波检测方法的结合,它能够克服原有的基于滤波器的检测方法的不足,可用于HVDC-VSC的不对称运行控制。 运用自适应干扰对消原理和空间矢量的概念,提出了一种基波正序分量、基波负序分量及谐波分量的自适应检测方法,并进行了详细的理论分析,为研究HVDC-VSC的不对称运行控制奠定了基础。 浙江人学博t学位论义 摘 要 以HVDC-VSC的暂态数学模型为基础,建立了HVDC-VSC的等效仿真模 型。该模型既能很好地反映HVDC-VSC的动态特性又能大大简化HVDC.VSC 的仿真过程,使仿真时间减小到了原来的1o0以下。 提出了一种在系统对称的条件下实现混合仿真的方法,把混合仿真的方法 与HVDC-VSC的等效仿真模型相结合,提出了HVDC-VSC混合仿真方案,为 研究HVDC-VSC与交流系统之间的相互作用奠定了基础。


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