基于三相串联半H桥型MMC的HVDC换流站研究

提出一种基于三相串联半H桥型MMC的HVDC换流站模型,在承受相同直流电压的情况下,其开关器件数目只有传统MMC的1/3,经济性显著。首先分析半H桥型MMC的运行原理,提出其等效模型及直流侧电容的确定准则;然后建立三相串联半H桥型MMC换流站基于交流有功功率平衡的控制系统,解决了其在交流故障下安全稳定运行的问题,同时提出附加直流侧电压控制方法,改善了直流侧相间电压平衡;最后在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,仿真结果验证了所提三相串联半H桥型MMC换流站良好的交流故障穿越能力。     

直流输电系统PLC噪声滤波器的设计

为了抑制直流输电系统中因换流阀导通和关断时电压突变在交直流线路上产生的大量电力线载波(PLC)噪声,并将其降到规定的限制标准,减少对PLC通信系统产生干扰,在PLC噪声滤波器设计中应用了电磁兼容(EMI)滤波器的设计原理。通过与EMI滤波器进行对比,得出PLC噪声滤波器的特点并根据噪声源和负载不同的阻抗特性,给出了4种适用的PLC噪声滤波器的网络拓扑,并详细说明了各种结构中主参数和调谐参数的确定方法。最后用Matlab/Simulink作为仿真平台,以贵广二回直流输电系统深圳换流站交流侧PLC噪声滤波器设计为例,证明所提出的设计方法是可行的。     

HVDC换流站PLC滤波器设计中的噪声源模型

为设计好HVDC换流站载波噪声滤波器,研究了换流站载波噪声源模型。在分析了换流阀换相产生高频噪声的基本原理后,采用带缓冲回路的换流阀等效模型,用PSCAD/EMTDC仿真贵广工程,得到噪声源的频谱曲线,确定了影响噪声强度的主要因素;修正并验证了确定噪声源强度的经验模型,给出了修正后经验模型中各物理量的计算方法。以贵广工程为例,将修正经验频谱、仿真频谱与文献中给出的实际频谱对比,结果表明,修正经验模型能较为准确地得出换流站噪声源的频谱特性。     

用于高频干扰计算的HVDC换流变压器模型

提出了两种用于换流站高频干扰计算的换流变压器模型.在传统的简单模型的基础上,考虑了换流变压器的绕组间电容和低压绕组的对地电容,提出了综合漏感和分布电容影响的改进模型,该模型在频率大于20kHz的高频段可简化为纯电容模型,同时给出了两种模型中参数的确定方法.最后给出了贵广工程的计算结果,证明所提出的两种模型是可行的.     

三相串联MMC直流换流站在交流故障下的控制策略研究

三相串联MMC将三个单相MMC串联,在承受相同直流电压的情况下,相比传统的三相并联MMC,可以减少三分之一的开关器件,造价更低,但三相串联MMC在不平衡交流电压下的控制保护是一个难题。推导了静止α-β坐标系下的交流侧有功功率平衡方程,通过平衡各单相MMC交流侧的有功功率实现交流故障下的直流侧均压,该策略可以根据故障的严重程度自动调整换流器交流故障下的功率输送。此外,提出了静止α-β坐标系下防止换流器过电流的参考电流整定方法。构建了基于比例谐振控制器的总体控制框图。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了三相串联MMC换流站仿真模型,对交流电网单相和两相接地故障进行了仿真验证。仿真结果表明:三相串联MMC换流站在所提的控制策略下具有良好的故障穿越能力。     

光伏电站经柔性直流集电送出系统的低电压穿越协调控制策略

光伏电站经柔性直流集电送出系统在交流电网发生故障扰动时应该具备低电压穿越的能力。针对受端和送端交流电网发生故障扰动的情况,提出了一种不依靠通信的光伏电站与VSC-HVDC的低电压穿越协调控制策略。交流电网故障情况下,VSC-HVDC送、受端换流器可依据直流电压的变化量切换控制模式。送端换流器根据VSC-HVDC直流电压的变化量调节光伏电站出口的电压幅值,使光伏电站感受到电压变化并减小有功功率输出,从而迅速维持VSC-HVDC系统的功率传输平衡,提升系统故障穿越能力,而且可以实现直流电压的稳态无差控制。应用Matlab/Simulink仿真软件搭建了1000 MW光伏电站与VSC-HVDC系统的仿真模型,验证了所提协调控制策略的有效性。     

模块化多电平换流器的降阶小信号模型研究

建立模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的小信号模型时,通常会考虑子模块电容电压波动、内部环流等状态变量,但却提高了小信号模型的阶数。为了减少多端MMC直流网络进行小信号分析时的模型阶数,该文首先建立MMC全阶小信号模型;然后基于平衡理论和Hankel奇异值降阶思想,提出MMC全阶小信号模型的一般降阶方法;建立MMC整流站和逆变站的有效降阶小信号模型;并以三端MMC-HVDC系统为例对降阶前后系统的动态响应特性和不稳定特征根轨迹进行了对比。仿真结果表明:通过选取适当的阶数,MMC降阶模型与全阶模型具有一致性;直流系统在应用降阶小信号模型后,系统的降阶模型与原系统的全阶小信号模型具有相同的动态特性,并且同样能够对系统不稳定进行预估。     

三相串联VSC的通用控制策略

三相串联VSC将三个单相VSC换流器在直流侧串联,相比传统的三相并联VSC,在承受相同直流电压的情况下,可以有效地减少开关元器件数目而降低直流换流器的造价。首先分析了利用交流侧有功功率调制实现三相串联VSC换流器交流故障穿越的基本原理,然后考虑换流器变压器的接线方式,针对交流故障下保持电网电流三相对称、抑制瞬时有功二次波动、抑制瞬时无功二次波动以及抑制零序电流4种不同的控制目标,分别提出了相应的电流控制方案,并给出了推导参考电流的通用方法和4种电流控制方案对应的参考电流公式。最后在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证,仿真结果证明了所提控制策略的有效性。     

含VSC-HVDC的交直流混合网络的动态潮流计算方法

针对含电压源型换流器(VSC)的交直流混合网络在出现功率扰动之后的潮流计算问题,分析了VSC的各种基本控制方式,引入了VSC的虚拟同步控制。在此基础上推导了含VSC的交直流混合网络潮流模型,构建了具有通用性的交直流混合网络动态潮流算法。该算法以混合网络潮流计算的交替迭代法为基础,适用于不同的VSC控制方式。最后在包含多端VSC-HVDC的IEEE-39节点系统中验证了所提出算法的有效性。     

用于高频干扰计算的换流器分压模型

HVDC换流站的高频噪声主要由换流阀产生,而12脉动换流器作为换流阀的基本组成单元,其模型的合理与否影响着换流站高频干扰计算的准确度。为此在传统的噪声源基础上,以3脉动桥作为产生高频噪声的基本单元,提出了12脉动换流桥的分压模型。以PSCAD/EMTP为仿真工具,对换流器内部相关点的电压波形进行傅立叶分析,得到了其噪声频谱,通过相关点的噪声强度比较,证明了分压模型能正确地反映高频噪声在换流器内部的分布。以贵广工程为例,计算了采用不同模型时的交流侧高频噪声,通过与参考噪声的比较,表明分压模型计算结果相对传统模型计算结果更加准确。