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混合多馈入直流输电系统谐波交互影响研究

李卓敏  
【摘要】:在由基于电网换相换流器的传统高压直流(Line Commutated Converter Based High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)和基于模块化多电平换流器的柔性直流(Modular Multilevel Converter Based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)共同馈入同一交流电网而构成的混合多馈入直流输电系统(Hybrid Multi-Infeed Direct Current System,HMIDC)中,当多回直流馈入同一条或多条距离较近的交流母线时,各直流通过交流子系统将会产生谐波交互作用。在此背景下,本文首先分析计算系统主要元件交流侧谐波阻抗特性,建立谐波交互作用阻抗分析模型,对其中交流侧和直流侧之间的谐波交互作用进行分析评估,并在PSCAD/EMTDC下搭建混合三馈入直流系统进行验证。首先对系统中主要元件的谐波阻抗特性进行推导分析。基于开关函数模型得到两种换流器交流侧与直流侧之间谐波传递规律,并对其交流侧等值谐波阻抗建立解析计算模型和时域仿真计算模型,结果表明:LCC-HVDC换流器谐波阻抗可通过调制规律计算得出,MMC-HVDC换流器谐波阻抗可通过仅考虑电流内环的简化模型计算得出,计算结果与仿真结果在较宽频段保持一致。最后依次分别对交流滤波器、受端交流系统、架空输电线、负荷的谐波阻抗特性进行分析,结果表明其谐波阻抗均可以等效为RLC串并联形式,并且可通过系统和元件参数直接等效计算得到。根据上述谐波阻抗特性,对HMIDC系统建立谐波交互作用分析模型,利用谐波阻抗矩阵分析各回直流的交流侧之间谐波交互作用机理,提出利用谐波交互作用因子衡量不同逆变站交流侧之间谐波交互作用强度,对系统各谐波阻抗参数对谐波交互作用的影响进行分析,并通过混合三馈入直流输电系统简单算例和IEEE39节点测试系统算例对上述结果进行仿真分析验证。最后基于谐波交互作用分析模型,结合单馈入直流交流侧与直流侧之间的谐波传递规律,引入谐波互阻抗和直流谐波转移阻抗,对HMIDC系统不同回直流的直流侧到交流侧和直流侧到直流侧的谐波交互传递特性进行分析,并通过混合三馈入直流输电系统简单算例和IEEE39节点测试系统算例进行仿真分析验证,结果表明不同回直流的直流侧谐波同样可以通过交流子系统传递,考虑频率变换后的谐波互阻抗和直流谐波转移阻抗能够表征这种传递效应的强弱。


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