有关电压源换流器型高压直流输电技术的应用毕业论文写作资料-论文写作网

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输电控制论文范文

1.VSC-HVDC输电技术

1.1 基本原理

VSC-HVDC输电技术是在全控型电力电子器件和PWM技术的基础上发展起来的,其系统结构主要包括环路器、交流电抗器、换流变压器、交流滤波器、直流电容器、直流线路以及控制保护系统等.VSC-HVDC输电系统两端采用相同的主电路结构：交流电抗器和换流变压器是换流器与交流系统进行能量交换的纽带,同时具有一定的滤波作用,换流变压器也用于为电压源换流器提供合适的工作电压,保证电压源换流器工作于最优状态；直流电容器作为主要的储能元件,为换流器提供直流电压支撑；交流滤波器主要作用是滤除开关频率附近的高次谐波.

在控制系统方面,换流站常采用的控制方式有直接电流控制、矢量控制和智能控制策略等.矢量控制由于结构简单,响应速度快,尤其重要的是容易实现电流限制器的设计,因此被广泛地应用于柔性直流输电工程中.PWM控制接收矢量控制计算得到的调制比M和相角a,并通过相应的调制方式产生PWM触发脉冲,最终实现对开关器件的控制.实际中使用较多和较广的是正弦脉宽调制SPWM.为了保证VSC-HVDC输电系统的直流电压恒定和有功功率平衡,一侧换流站必须采用直流电压控制策略,为主导站；另一侧换流站采用定有功功率控制策略,用于传输恒定的有功功率值.

1.2 技术优势

由于VSC-HVDC技术是从传统HVDC技术的基础上发展起来的,因此,VSC-HVDC系统具有传统HVDC系统的大部分优点,如：直流输电线路比交流输电线路来说少用一根线路,使其线路造价低,占用输电走廊面积比较窄；直流输电线路输送容量大、损耗小、寿命长且输送距离不受限制；直流输电可以实现非同步系统的互联；直流输电可以分期建设和增容扩建等等.

除了上述与传统直流输电共有的优点之外,VSC-HVDC系统还有一些自身的优点：

1.)在控制上：

(1)传统HVDC系统通过控制无功补偿设备如电容器的投切达到无功补偿目的,控制复杂且成本较高；VSC-HVDC系统换流站本身可以快速独立地控制有功和无功功率,这种调节可以快速完成,可以等效为一个无惯性的发电机,并且VSC-HVDC系统通过PWM方式可以自由的控制输出交流电压的幅值和频率.

(2)VSC-HVDC系统潮流反转容易实现,不需要改变直流电压极性,直流电流反向即可实现潮流反向.而且,控制系统配置与电路结构都保持不变,即不需要改变控制模式、滤波开关,也不需要换流器闭锁,整个反向过程几个毫秒内完成.无功功率控制器同时动作,保证无功功率交换不受反向过程的影响.这个特点有助于构成既能方面控制潮流又有较高可靠性的并联多端直流系统.

(3)两个VSC-HVDC系统换流站之间不需要通信,每个站可以独立控制.

2.)在应用场合上：

(1)传统HVDC常用于大容量电能传输；VSC-HVDC在中、小容量电能传输成本方面更有竞争力,目前VSC-HVDC的电压等级与容量在工程实践中已达到±150kV,400MW,国际大电网会议讨论研究了±300kV,1000MW容量VSC-HVDC系统的可行性.

(2)传统HVDC要求所连接电网短路容量足够大,保证其换相成功；VSC-HVDC系统则可以用于短路容量小的系统,甚至是无源网络,没有换相失败问题.

(3)传统HVDC系统仅能控制有功功率的传输,同时需要吸收大量的无功；VSC-HVDC系统具有灵活快速的潮流控制能力,它还可以充当系统中的STATCOM,两侧换流站可各自独立的调节交流电压,在系统故障情况下,其控制交流电压的能力对于系统稳定性非常有利.

2.应用于城市电网供电中的优势

由于VSC-HVDC系统可快速独立地有功和无功功率、控制并网点交流电压、潮流反转方便,再加上设计施工方便灵活、施工周期短、环境效益好等特点,使得VSC-HVDC输电技术特别适合在风电场并网、孤岛和弱电网供电、交流电网非同步互联与电力市场交易、城市电网供电等方面.VSC-HVDC系统的优点与其采用全控型开关器件和高频PWM调制技术这两个基本特征有关.VSC-HVDC系统应用于城市电网供电中的优势主要体现在以下方面.