基于MMC技术柔性直流输电系统调制策略选择方法

本文针对模块化多电平拓扑结构换流器,基于PSCAD-EMTDC建立谐波仿真计算模型,研究最近电平逼近与载波移相两种不同调制策略下电平数与谐波含量之间的关系,为换流器选择合适的调制策略提供重要技术支撑。     

MMC型直流输电系统阻尼控制策略研究

柔性直流输电系统中直流电流的振荡频率和幅值与系统主电路参数、平波电抗器、线路长度、稳态运行点以及所采取的控制策略存在很大关系。为研究直流电流的振荡特性及其抑制策略,文章首先从MMC的等效简化模型出发,建立考虑交流电网阻抗、锁相环特性、桥臂电抗器、平波电抗器在内的MMC型HVDC系统小干扰数学模型,研究实际MMC型HVDC工程系统谐振特性。其次,设计以抑制直流电流振荡为目的的MMC型HVDC附加阻尼控制策略,研     

MMC型柔性直流输电系统无源网络供电的直接电压控制

介绍了向无源网络供电的模块化多电平换流器(MMC)型电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)的系统结构和工作原理,引入了MMC的数学模型。提出了MMC无源逆变的直接电压控制策略,其中电压幅值控制由参考信号的直馈和负反馈PI补偿来实现,频率控制通过给定调制信号频率来实现,保证了良好的供电质量。在PSCAD/EMTDC中搭建了向无源网络供电的MMC型VSC-HVDC仿真系统,对有功和无功负荷变化以及交流电压降低等工况进行了仿真研究。仿真结果表明所设计的无源逆变控制器可以向无源网络提供高质量的电能。     

全桥MMC柔性直流输电系统冗余度优化方法

柔性直流输电系统中,模块化多电平(MMC)换流阀冗余度与阀损耗、可靠性有着密切的联系。本文分析了MMC换流阀的工作原理,推导出全桥MMC换流阀损耗率、供电可靠性关于冗余度的解析表达式。分析表明,随着换流阀冗余度的提高,可靠性逐渐升高,但损耗也会加大。为了兼顾MMC换流阀的经济性和供电可靠性,本文采用遗传算法对换流阀的冗余度进行优化,通过线性加权和法得到综合目标函数,根据工程经验赋取权值。采用直流母线电压±800k V、额定容量5000MV·A进行计算,得到最佳冗余度为0.055。     

柔性直流输电系统MMC换流阀闭环充电策略

随着柔性直流输电系统的快速发展与广泛应用,其启动工况愈发具有多样性,MMC换流阀传统开环充电策略需要综合考虑系统状态变量进行参数配置,且配置难度大。由此提出了通用性的换流阀闭环充电控制策略,无需检测系统状态即能将子模块稳态电压控制在额定值,具有较好的适应性。首先,分析了柔性直流输电系统的三类充电回路及主动均压充电策略。其次,基于子模块特性不一致的均压需求分析,提出了完整的通用性闭环充电策略及对应的柔性直流输电系统的协调启动策略。最后通过PSCAD/EMTDC搭建了三端直流电网模型,仿真验证了闭环充电策略。结果表明闭合充电策略通用于各类换流站的启动充电过程,且可将子模块电压平稳充电至额定值,同时不存在桥臂过流及子模块过压等现象。     

基于MMC多端柔性直流输电保护关键技术研究

基于MMC的多端柔性直流输电是直流输电的重要发展方向。对MMC多端柔性直流输电控制保护系统进行了研究,介绍了一种基于子模块电容电压优化平衡控制算法的控制策略,详细给出了柔性直流输电系统保护配置,对阀侧交流母线差动保护策略和换流器区保护策略等保护关键技术问题进行深入研究,给出了具体的解决策略。并搭建了多端MMC-HVDC仿真试验系统验证控制保护研究策略,详细分析了阀侧交流母线两相短路接地故障和换流器上桥臂短路故障仿真结果。所研究内容对多端MMC-HVDC工程的研究和发展有重要的借鉴意义。     

柔性直流输电系统研究

柔性直流输电是一种新型的高压直流输电技术,如今在全世界已被广泛使用。本文首先针对柔性直流输电的历史和研究意义进行了分析,比较了柔性输电相较于交流输电的优势。接着介绍了它的基本工作原理,对换流器的发展进行了回顾。同时指出了现在国内外相关学者的研究以及目前开展的柔性直流输电工程,最后探讨了柔性直流输电今后可能研究的重点。可以看到,柔性直流输电对未来的电力输送有着至关重要的作用。     

基于MMC的多端柔性直流输电系统改进下垂控制策略

多端柔性直流输电(voltage sourced converter based multi-terminal high voltage direct current,VSC-MTDC)系统安全运行至少应满足N?1法则,即当一个换流站由于故障或检修退出运行时,剩余系统可以恢复功率平衡而继续稳定运行,且暂态过电压不会超过设备绝缘裕度。为了维持VSC-MTDC直流电压稳定及整个网络功率平衡的站间协调控制,提出一种改进直流电压下垂控制策略,同时引入一个公共直流参考电压,参与下垂控制换流站的功率调整。在PSCAD/EMTDC中建立基于模块化多电平换流器的三端VSC-MTDC仿真模型,在稳态和暂态运行工况下对所提直流电压控制策略进行仿真验证。结果表明,所提策略可抑制换流站交流侧故障引起的直流侧功率振荡,进行换流站退出运行后系统功率的紧急输送,提高了VSC-MTDC系统的运行稳定性。     

基于MMC的多端柔性直流输电系统控制策略研究

多端柔性直流输电系统比传统两端系统供电更加可靠,其控制系统相对也更加复杂。为弥补现有直流电压裕度控制及直流电压下垂控制的缺陷,设计了一种混合控制策略,该策略同时运用多端系统站间与站内混合控制方案进行配置,在站内电压裕度阶段引入倾斜特性,抑制了暂态过程中直流电压的过冲击;且避免了系统发生扰动时多个换流站功率同时变化。最后在PSCAD/EMTDC中构建了五端MMC-MTDC仿真模型,对3种控制方式下系统暂稳态特性进行仿真,仿真结果表明,所设计的混合控制系统具有良好的暂稳态特性,进一步增加了多端系统协调控制的灵活性和有效性。     

MMC型柔性直流输电系统三次谐波注入调制策略的可行性

介绍了模块化多电平换流器的基本工作原理和三次谐波注入调制策略实现方式,理论分析了三次谐波注入调制策略对换流器接地方式的要求,该调制策略只适用于直流侧接地方式的柔性直流换流器。此外,还分析了三次谐波注入调制策略对子模块电容电压波动以及桥臂电流有效值和峰值的影响,该调制策略会在子模块电压中引入较小的三、四次谐波,大幅度减小基波幅值,从而导致其波动范围变小,有助于提高换流阀电压安全裕度;同时,还会减小桥臂电流有效值和峰值,有利于提高换流阀电流安全裕度。最后搭建了RTDS仿真模型并验证了理论分析的正确性。     

柔性直流输电系统

<正>系统概述柔性直流输电是一种新型直流输电技术,采用了基于可关断电力电子器件IGBT的电压源型换流器及先进的控制策略,不仅能够实现高效的功率传输,而且能够对交流系统提供动态无功功率支持和向无源系统供电。由于其有功、无功快速独立控制的特性,特别适用于可再生能源并网,例如风电场、太阳能电站、潮汐电站并网,还在分布式发电、无源孤岛供电、海上平台供电、大型城市负荷中心供电等方面有较强的技术优势。柔性直流输电技术是智能电网关键技术之一。南瑞继保的柔性输电系统中换流阀采用了多电平技术配合先进的控制策略,开关频率低、运行损耗小、维护方便且易于扩展,满足高电压大容量的应用需求。控制保护系统采用了业界领先的UAPC平台,该平台性能优异、可靠性高,已广泛应用于超、特高压直流输电领域。     

MMC柔性直流输电系统换流阀开关频率优化方法

柔性直流输电系统一般采用模块化多电平MMC（modular multi-level converter）换流阀,换流阀开关频率的大小与系统损耗及交流侧谐波含量密切相关。推导了MMC开关频率与系统损耗及开关频率与柔性直流输电系统交流侧谐波含量的数学表达式;分析了MMC开关频率对系统损耗及交流侧谐波的影响规律。在此基础上,为了兼顾柔性直流输电系统的损耗和电能质量,采用遗传算法对开关频率进行了优化设计,根据工程经验对不同的优化目标赋予权值,根据国标要求设置了谐波和损耗的约束条件。仿真算例分析表明,采用优化的开关频率进行MMC变流控制时,柔性直流输电系统具有更佳的性能。     

基于MMC的背靠背柔性直流输电系统控制策略

首先研究了基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)输电系统的基本控制策略。然后,分析了背靠背MMC-HVDC输电系统的特性,其整流侧换流器与逆变侧换流器的控制系统可共用机柜,因此能实现两侧换流器控制信号的无时延共享。在此基础上,针对背靠背柔性直流的应用需求,提出了一种适用于背靠背MMC-HVDC的控制策略。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了背靠背MMC-HVDC系统仿真模型,验证了所提控制策略的控制效果。     

基于MMC的风电场柔性直流输电启动控制策略

简要描述了MMC结构和工作原理。MMC-HVDC在风电场黑启动和风电场并网方面有具有很大的优势,因此,南澳岛风电场改造为了经MMC-HVDC接入电网的方式。提出了风电场柔性直流输电送端换流器直流侧充电方法、风电场黑启动并网方法以及受端和送端控制策略。该方法和控制策略已在南澳多端柔性直流输电示范工程中的成功应用。南澳柔性直流输电示范工程的成功投运验证了MMC-HVDC的优越性和所使用控制方法的正确性。     

基于MMC的柔性直流输电仿真与分析

近年来,基于电压源换流器的柔性直流输电技术在我国得到了快速发展。为了分析研究双端柔性直流输电系统中参考值发生变化时,输电线路上流过的有功量和无功量的变化曲线,采用实时仿真软件RTDS进行了仿真分析,换流器采用模块化多电平换流器MMC,送端采用定有功功率和定交流电压的控制方式,受端采用定直流电压和定交流电压的控制方式,换流器MMC的调制方式采用最近电平逼近调制。分别调节系统中的有功量参考值和无功量参考值,观察调节前后有功量实际值和无功量实际值的变化曲线。仿真结果显示,调节系统中的有功量参考值主要对有功量的实际值产生影响而调节系统中的无功量参考值主要对无功量实际值产生影响。验证了该模型在仿真过程中具有有功、无功解耦控制的特点。     

基于MMC柔性直流输电背靠背样机的研制

MMC型背靠背直流输电系统在世界范围内受到广泛的重视.基于南澳±160kV,200MW柔性直流输电示范工程项目,研制了MMC型背靠背大功率柔性直流输电样机.在介绍采用IEGT的MMC阀的拓扑结构的基础上,说明了该试验样机的系统构成,主要系统参数,设备中的变压器,阀电抗器和充电电阻的主要作用.对控制和保护系统的配置情况进行了介绍.对该试验样机进行了仿真分析,研究了在直流侧单极接地故障,直流侧双极短路故障和变压器二次侧故障情况下系统的暂态电压,电流波形,验证了柔性直流输电系统的理论分析和数字仿真的正确性,为相关工程应用奠定了理论基础.     

基于MMC的三端柔性直流输电系统建模与仿真

研究了MMC的电路拓扑结构、运行特性以及充电原理,在PSCAD仿真平台上搭建了MMC在三端柔性直流输电系统中的模型。该三端系统由两个送端一个受端组成。两个送端均采用定有功功率和定交流电压的控制方式,受端采用定直流电压和定交流电压的控制方式。系统级控制器采用直流电压偏差控制。每个换流站都采用最近电平逼近调制方法控制模块投入与切除,采用排序的平衡控制原理均衡各子模块电容电压。对直流侧单极母线进行了接地故障仿真,并分析了对系统运行的影响。仿真结果同时验证了该模型的正确性,MMC能在三端柔性直流输电系统中稳定运行,各子模块电压波动较小,有功、无功控制量均能跟随控制目标,该模型所采用的控制策略的性能良好。     

基于MMC的柔性直流系统接地方式研究

基于模块化多电平换流器的柔性直流系统当采用对称单极接线时,由于没有明显的直流中性母线提供直流侧零电位参考点从而需要附加接地方式。为了给柔性直流系统的接地方式选择提供依据,着重分析了各种接地方式的特点及适用范围,及其在多端柔性直流系统中的应用。然后,分析了不同接地方式下网侧零序电气量(例如电压和电流)向阀侧传播的机理;以及不同接地方式下阀侧零序电气量向变压器侧及直流侧传播的机理。以变压器采用Y0/Yn/Δ接线的实际柔性直流工程为例,对零序电气量传播机理进行了验证。结果表明,当交流系统发生不对称接地故障后变压器第3绕组可有效地屏蔽流入桥臂的零序电流;当桥臂上引入零序电压时变压器第3绕组对网侧绕组零序电流的屏蔽效果取决于变压器网侧通路零序阻抗和变压器第3绕组零序阻抗的比例。     

基于MMC的海上风电场柔性直流输电变流器仿真

针对海上风电场柔性直流输电变流器所采用的拓扑结构及控制方式进行了详细研究,主电路采用一种新型模块化级联多电平变流器结构,建立该结构的等效数学模型;根据变流器各相桥臂子模块电容电压对其进行排序,再结合桥臂电流方向及排序结果确定各模块状态,从而保证同一桥臂内各模块电容电压瞬时值相等;控制系统采用双闭环矢量控制方式,两端变流...     

基于MMC的柔性直流输电换流阀试验系统设计

换流阀是柔性高压直流输电工程中完成电能变换的核心模块,其运行可靠性直接关系到整个直流输电系统的稳定性,因此需对换流器阀进行严格的型式试验.运行试验是型式试验的重要一环,主要检测换流阀对电流、电压和温度应力的耐受情况.依据模块化多电平换流器(MMC)型电压源换流阀实际工程运行工况,采用等效试验的方法,设计了一种基于MMC...