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全控器件励磁系统主回路及控制策略

作　者: 杨嘉伟
导　师: 陆继明；毛承雄
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 全控器件励磁系统低频振荡相位补偿法线性最优控制策略电压源型换流器
分类号: TM761.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着三峡工程和特高压线路的投运,我国实现了跨区大电网互联,加上大型发电机普遍使用快速励磁系统,整个互联电力系统的阻尼不断减小,电力系统的动态稳定性问题越来越显著,其突出表现为大范围区域间的低频振荡。此外,远距离输电是我国电网的另一大特点,目前还没有很有效的方法能够解决远距离输电的巨型机组的稳定性问题。在诸多增强电力系统稳定性的措施中,励磁控制被公认为是最有效和经济的手段之一。本文针对由大功率电力电子技术发展起来的全控器件励磁系统,分析了其主回路结构及控制策略,建立了单机无穷大系统下的励磁控制系统数学模型,利用阻尼转矩法检验了全控器件励磁系统增强电力系统阻尼的能力,提出了控制器设计方法,并进行了仿真验证,为抑制电力系统低频振荡和提高远距离输电能力提供了一种新的解决方案。本文选择基于电压源型换流器的全控器件励磁系统作为研究对象,研究了其主回路的工作特性及控制策略。根据全控器件励磁系统的等效模型,建立了装有全控器件励磁系统的单机无穷大系统的Philips-Heffron模型,推导出了全控器件励磁系统无功注入向电力系统提供的阻尼转矩的数学表达式,验证了全控器件励磁系统改善电力系统阻尼特性的能力。应用相位补偿法和线性最优控制策略,提出了两种全控器件励磁系统控制器设计方法。在单机无穷大系统下,对常规励磁系统和全控器件励磁系统进行了仿真计算。仿真结果表明:全控器件励磁系统无功注入具备改善电力系统阻尼的能力,与常规励磁系统相比,全控器件励磁系统能够更加有效的维持系统稳定和抑制低频振荡。仿真结果同时验证了控制器设计方法的合理性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究背景  8-10
  1.2 励磁控制系统的作用  10-13
  1.3 本文的主要研究内容及章节安排  13-14
2 全控器件励磁系统基本原理  14-24
  2.1 同步发电机励磁系统  14-15
  2.2 全控器件励磁系统的主回路结构  15-18
  2.3 VSC 型全控器件励磁系统的主回路控制策略  18-20
  2.4 VSC 型全控器件励磁系统基本功能仿真  20-23
  2.5 本章小结  23-24
3 全控器件励磁控制系统的数学模型  24-29
  3.1 全控器件励磁系统的等效模型  24-25
  3.2 全控器件励磁系统的单机无穷大系统数学模型  25-28
  3.3 本章小结  28-29
4 全控器件励磁系统改善电力系统阻尼特性的能力  29-35
  4.1 无功注入提供的电磁转矩  29-31
  4.2 无功注入增强电力系统阻尼的能力  31-32
  4.3 无功注入电压控制对阻尼转矩的影响  32-34
  4.4 本章小结  34-35
5 全控器件励磁系统控制器设计  35-41
  5.1 基于相位补偿法的无功注入控制器设计  35-38
  5.2 全控器件励磁系统的线性最优控制器设计  38-40
  5.3 本章小结  40-41
6 全控器件励磁系统单机无穷大系统仿真研究  41-50
  6.1 相位补偿控制器仿真  41-45
  6.2 线性最优控制器仿真  45-49
  6.3 本章小结  49-50
7 全文总结  50-52
  7.1 总结  50-51
  7.2 下一步工作展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-58
附录1 攻读硕士学位期间已发表或录用论文  58-59
附录2 攻读硕士学位期间参与的项目及申请的专利  59

全控器件励磁系统主回路及控制策略

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