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轻型直流输电在风电传输当中的应用

李功克  
【摘要】:风能是一种清洁可再生能源,随着人类经济的发展,我国正在加快发展风力发电技术来代替传统能源发电。随着大量风力发电设备不断建设,风电接入电网的传输问题也日趋显得重要起来。在多种风电并网技术当中,轻型直流输电技术(HVDC Light)具有很大的优势和特点。HVDC Light技术不需要额外的补偿装置,而且可以改善电压质量和提供无功支持,因此特别适合用于大量风力发电与电网之间的互联。 本文首先系统的研究了HVDC Light的运行原理和数学模型,列写出了其数学表达式,在此基础之上对HVDC Light引入了非线性解耦反馈控制,进一步推导出HVDC Light中整流站和逆变站的数学方程表达式,接着介绍了SPWM控制方式,并结合HVDC Light的运行原理和数学模型,达到了对母线电压的控制和分别对有功功率和无功功率的控制,取得了较好的效果。 轻型直流输电在风电传输当中的应用,有其独有的特性和特点。本文比较了大型风电场交流并网与HVDC Light并网的各自特点,然后详细介绍了HVDC Light输电系统工程的整体结构,阐述了HVDC Light系统中换流变压器、换流变抗器、滤波器、换流阀、冷却系统等组成部分和其相应的具体功能和特点,在此基础之上,进一步阐述了风电场通过HVDC Light进行与电网连接的拓扑结构,较为完整系统的阐述了整个HVDC Light工程的运作和工作过程。 换流阀是直流输电工程中的关键部分,由于HVDC Lgiht中要求换流器件为全控型器件,而HVDC Lgiht中电压等级相对较高,高电压耐压等级的全控型功率器件应用技术还不够完善和成熟,因此,作为应用技术比较成熟但耐压等级不是很高的功率器件IGBT需要串联起来使用来实现高电压耐压等级。本文着重研究了IGBT全控型功率器件的性能特点,在此基础之上,研究了IGBT串联驱动关键技术-有源电压控制技术(AVC),并对AVC驱动电路进行了硬件电路和软件设计,并采用实际的实验电路对IGBT串联进行实验,通过实验波形和所测得的实际数据进行能量损耗计算和相互比较,验证了AVC串联驱动技术实现IGBT串联的可行性,从而实现了轻型直流输电中换流阀的研制


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