基于电压源型换流器的多端直流输电系统控制仿真研究

【摘要】： VSC-HVDC(Voltage Sourced Converters–HVDC)技术是指采用全控型功率半导体器件的电压源换流器的直流输电技术,上个世纪90年代以来,采用VSC的新型直流输电技术得到了迅速发展,并且已有实际两端系统投入商业运行。因此本文将主要致力于研究基于VSC换流器的高压直流输电以及多端直流输电系统的运行与控制问题。 本文建立VSC换流器静态模型,并针对模型设计了PI控制器。利用PSCAD/ EMTDC下搭建用于VSC-HVDC稳态控制系统研究的仿真模型,并结合模型确定了控制量与被控量的合理对应关系,关系由代数方程表示。通过所设计的控制器分别研究了与有有源网络或与无源网络相连的VSC-HVDC控制系统的数字仿真系统,并对有源网络的系统进行了两种控制方式的仿真并加以比较,验证了这两种方式的运行可行性,控制效果良好。 其次本文研究并总结多端系统并联运行以及上层控制的方法,研究分析了适用于VSC-MTDC的两种运行模式,即电压下降方法和主从式控制方法,电压下降方法的优点不需要上层控制器,也不需要通讯,既有较好扩展性。而采用主从电压控制方法的多端系统必须具有上层控制器和一定的通讯能力。根据通讯能力的限制,又可分为统一控制和裕度控制两类。接着,研究了三端系统运行调节问题,进行了相应的上层控制器设计。 最后针对运行问题较少的并联方式,设计了一种与有源网络以及无源网络相连的并联三端系统,对其稳定运行以及潮流翻转的稳定运行作了仿真分析,针对这一特殊结构方式,其控制器运行控制性能良好,均能达到容量预设定值,对于多端系统在设计向重要无源负荷供电,或者功率支援都有很好的参考意义。同时在文章最后对多端系统的保护特点进行了初步分析。