学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

模块化多电平UPFC装置级控制策略研究

作　者: 郑博文
导　师: 武守远; 戴朝波
学　校: 中国电力科学研究院
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 统一潮流控制器(UPFC) 模块化多电平换流器(MMC) 并联换流器控制 串联换流器控制 环流 有功功率协调
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 39次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着我国电网规模增大,电力系统对安全稳定性、灵活性的要求越来越高。UPFC作为迄今为止通用性最好、功能最为全面的FACTS装置,能分别或同时对电力系统有功、无功、电压、阻抗和功角等进行快速动态控制,从而起到提高输电系统输送能力、增强电力系统稳定性的作用。与两电平、三电平等传统换流器相比,模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)具有高度模块化、易于扩展、输出电压波形好等特点,在高压大功率场合优势明显,由其构成的UPFC具有广阔的工程应用前景。本文以这种新型的MMC-UPFC为研究对象,对其装置级控制策略进行研究,主要包括：1.分析了MMC-UPFC的基本结构,从子模块开关状态、运行机理、底层调制技术三个方面对MMC工作原理进行说明,并对MMC-UPFC主要设备参数进行计算选取。2.建立了MMC-UPFC并联换流器详细数学模型,并在对其进行简化的基础上设计了并联换流器的电流控制系统和电容电压控制系统。仿真结果表明并联侧电流、电压控制系统性能良好,能在有功、无功变化较大的情况下维持并联换流器稳定。3.针对MMC环流问题,提出一种基于桥臂模型的MMC环流控制策略,不仅可对MMC-UPFC串、并联侧流通的直流电流进行控制,而且能消除单相正、负直流母线间流通环流的高频交流分量。4.建立了MMC-UPFC串联换流器的详细数学模型,并在对其进行简化的基础上设计了采用单闭环PID控制的输出电压控制系统,实现了串联侧输出电压快速、准确控制,同时能抑制线路电流变化对装置带来的扰动。还对MMC-UPFC串联换流器单独作为SSSC运行时的控制策略进行了研究,从模拟电容、模拟电感两方面对SSSC的性能进行了验证。5.提出通过控制直流电流,对串、并联换流器联合运行时串联侧电容电压进行控制,进而协调动态过程中MMC-UPFC串、并联换流器有功功率。对MMC-UPFC四种典型工况的仿真表明,本文所提装置级控制策略的性能良好,能在稳态及动态过程保证装置有功协调和电压稳定。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章 绪论  10-24
  1.1 FACTS技术概述  10-12
    1.1.1 FACTS的意义  10
    1.1.2 典型FACTS装置的特点  10-12
  1.2 UPFC研究现状  12-21
    1.2.1 构成UPFC的VSC拓扑  12-15
    1.2.2 MMC底层调制技术概述  15-16
    1.2.3 UPFC装置级控制策略概述  16-18
    1.2.4 UPFC工程应用情况  18-21
  1.3 课题背景及本论文的主要工作  21-24
第2章 基于MMC的UPFC  24-35
  2.1 MMC-UPFC基本结构和原理  24-25
    2.1.1 MMC-UPFC基本结构  24-25
    2.1.2 串、并联换流器基本原理  25
  2.2 MMC工作原理  25-29
    2.2.1 子模块开关状态分析  26-27
    2.2.2 MMC运行机理  27-28
    2.2.3 MMC底层调制技术  28-29
  2.3 MMC-UPFC主要设备参数选取  29-34
    2.3.1 桥臂子模块数及IGBT选取  30
    2.3.2 桥臂电抗器电感值选取  30-32
    2.3.3 子模块电容容值选取  32-33
    2.3.4 仿真模型主要参数  33-34
  2.4 小结  34-35
第3章 MMC-UPFC并联换流器建模及控制  35-55
  3.1 MMC-UPFC并联换流器数学建模  35-40
    3.1.1 MMC桥臂开关周期平均模型  36-37
    3.1.2 MMC三相静止坐标系开关周期平均模型  37-38
    3.1.3 MMC dq旋转坐标系动态数学模型  38-40
  3.2 MMC-UPFC并联换流器输出电流控制  40-44
    3.2.1 并联侧电流控制系统简化  40-41
    3.2.2 并联侧电流控制系统设计  41-42
    3.2.3 并联侧电流控制仿真验证  42-44
  3.3 MMC-UPFC并联换流器子模块电容电压控制  44-48
    3.3.1 并联侧电容电压控制  44-46
    3.3.2 有功分量前馈  46
    3.3.3 并联侧电容电压控制仿真验证  46-48
  3.4 MMC-UPFC环流问题及其控制策略  48-53
    3.4.1 MMC-UPFC环流问题分析  49-50
    3.4.2 基于桥臂模型的MMC-UPFC环流控制策略  50-51
    3.4.3 环流控制仿真验证  51-53
  3.5 小结  53-55
第4章 MMC-UPFC串联换流器建模及控制  55-71
  4.1 引言  55
  4.2 MMC-UPFC串联换流器数学建模  55-60
    4.2.1 串联换流器基本结构  55-56
    4.2.2 串联换流器滤波器配置  56-58
    4.2.3 串联换流器数学模型  58-60
  4.3 MMC-UPFC串联换流器输出电压控制策略  60-66
    4.3.1 串联换流器模型简化  60-61
    4.3.2 串联侧输出电压控制系统设计  61-63
    4.3.3 串联侧输出电压控制仿真验证  63-66
  4.4 串联换流器单独作为SSSC运行时的控制策略  66-70
    4.4.1 SSSC的基本原理  66-67
    4.4.2 SSSC电容电压控制  67-68
    4.4.3 串联换流器SSSC方式运行仿真  68-70
  4.5 小结  70-71
第5章 MMC-UPFC串并联换流器的联合运行  71-82
  5.1 引言  71
  5.2 串联换流器子模块电容电压平均值控制  71-75
    5.2.1 串联侧电容电压控制的基本原理  71-72
    5.2.2 串联侧子模块电容电压平均值控制策略  72-74
    5.2.3 直流电流的控制  74
    5.2.4 串联侧电容电压控制仿真验证  74-75
  5.3 MMC-UPFC串并联换流器联合运行仿真实验  75-81
  5.4 小结  81-82
第6章 结论和展望  82-84
  6.1 结论  82
  6.2 展望  82-84
致谢  84-85
参考文献  85-90
攻读硕士学位期间发表的学术论文  90

相似论文

  1. 多级环流MBR处理头孢菌素中间体制药废水污泥特性研究,X787
  2. 环流MBR处理头孢菌素中间体废水的运行效果及影响因素,X787
  3. 黑龙江省强对流天气特征初步分析,P458.121.1
  4. 喷射环流反应器混合特性研究,TQ052
  5. 基于交错并联的高频UPS研究,TM464
  6. 北太平洋无风带位置的变化及其对ENSO的响应,P732
  7. 模块化多电平STATCOM控制策略研究,TM761.1
  8. 2008年黄海浒苔事件期间的物理要素特征,P731.27
  9. 南海中层水、中层环流及其与西北太平洋中层水交换研究,P731.27
  10. GIS外壳环流和暂态地电位升高的研究,TM862
  11. 西北太平洋热带气旋强度的年际变化特征及其机理分析,P444
  12. 温室气体增长对北太平洋海洋—大气耦合系统的影响,X16
  13. 改进双探针电导探头研究外环流反应器内气相特征,TQ021
  14. 美元本位制下的美元供给研究,F831.5
  15. 渤海盐度的变化特征及其成因分析,P731.12
  16. 渤海和北黄海盐度的年代际变化特征及其对环流结构的影响,P731.12
  17. 环流反应器合成对羟基苯甲醛的工艺及相关研究,TQ244.1
  18. 统一潮流控制器动态特性及相关控制策略研究,TM761
  19. 气升式内环流生物反应器动力学参数研究,TQ021
  20. 旋风流场大涡模拟及粉尘运动行为,TQ021
  21. 中试规模下喷自吸环流反应器流动与传热性能研究,TQ021

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化
© 2012 www.xueweilunwen.com