应用于风电并网的VSC-HVDC输电系统控制策略研究

发布时间：2025-07-26 14:36

　　能源是人类生存的物质基础,然而随着全球经济的不断发展,能源危机的问题也越发严重。传统的能源因为储存有限、会造成大量污染等原因促使人类不断开发新的能源。风能作为可再生的清洁能源,其在全球范围内的储量丰富,近年来,我国风力发电事业发展很快,但同时,电网针对风电并网提出了严格要求。因为柔性高压直流输电(VSC-HVDC)自身的技术优势,可以在一定程度上使风电场不受故障的影响,所以可以说是风电场理想的并网运行方式。本文首先分析了VSC-HVDC的系统结构和运行原理,根据VSC-HVDC控制系统结构,采用直接电流控制,并设计了相应的双环控制策略,针对比例积分(PI)控制系统是建立在dq坐标系下,d轴和q轴的电流会有交叉耦合,需要前馈解耦,使得控制系统变得复杂,因此,本文采用全阶滑模变结构控制方案,推导VSC-HVDC在αβ坐标系下的数学模型,对电流内环采用滑模控制。滑模变结构控制器的引入省去了解耦环节,使得算法的计算量大大减少,系统的动态特性也比传统PI控制更好。其次研究了受端换流站交流侧发生两类故障,一类是三相接地短路,此时只要解决了低电压穿越的问题,系统仍然可以采用传统控制;另一类是单相短路故...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及背景意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究的背景及意义
    1.2 VSC-HVDC的国内外研究现状
        1.2.1 电网电压平衡状态下VSC-HVDC的控制策略
        1.2.2 电网电压不平衡状态下VSC-HVDC的控制策略
    1.3 VSC-HVDC应用于风电场联网的低电压穿越研究现状
    1.4 论文主要研究内容
第2章 VSC-HVDC系统结构和数学模型
    2.1 引言
    2.2 VSC-HVDC的工作原理
    2.3 VSC-HVDC的系统结构
    2.4 电网电压平衡下VSC-HVDC的数学模型
    2.5 电网电压不平衡下VSC-HVDC的数学模型
        2.5.1 对称分量法
        2.5.2 电网电压不平衡下数学模型
    2.6 VSC-HVDC控制系统结构
    2.7 本章小结
第3章 风电场与VSC-HVDC输电系统协调控制
    3.1 引言
    3.2 VSC-HVDC电网电压平衡下的控制策略
        3.2.1 VSC-HVDC系统外环控制器的设计
        3.2.2 基于PI原理的内环电流控制器的设计
        3.2.3 基于滑模变结构原理的内环电流控制器的设计
        3.2.4 锁相环结构
    3.3 风电场与VSC-HVDC系统协调控制
        3.3.1 风电场侧VSC控制策略
        3.3.2 电网侧VSC控制策略
    3.4 仿真验证
        3.4.1 仿真模型及参数
        3.4.2 仿真结果对比
    3.5 本章小结
第4章 VSC-HVDC和储能系统低电压穿越协调控制研究
    4.1 引言
    4.2 受端交流侧故障对并网系统的影响分析
    4.3 基于直流侧增加卸荷电路的低电压穿越技术
    4.4 基于储能系统的低电压穿越技术
        4.4.1 储能系统工作原理
        4.4.2 储能系统控制策略
    4.5 基于卸荷电路和储能系统的混合式低电压穿越技术
        4.5.1 电路系统结构
        4.5.2 改进的受端换流站控制策略
        4.5.3 仿真验证
    4.6 本章小结
第5章 非对称故障下VSC-HVDC风电并网系统控制策略研究
    5.1 引言
    5.2 不平衡电网电压对VSC-HVDC系统的影响分析
        5.2.1 对功率的影响
        5.2.2 对锁相环的影响
    5.3 电气量正负序分离
        5.3.1 瞬时对称分量法
        5.3.2 滤波器法
        5.3.3 T/4周期延时法
        5.3.4 无锁相环电网电压基波正余弦信号产生器
    5.4 VSC-HVDC不平衡条件下的控制策略
        5.4.1 2倍频功率波动分析及控制方程建立
        5.4.2 基于全阶滑模的功率补偿策略
        5.4.3 仿真验证
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：4058614