VSC-HVDC联网的海上风电系统低电压穿越技术

【摘要】：海上风电产业的蓬勃发展为解决能源危机提供了重要保障，其中基于电压源型换流器的柔性直流输电技术(Voltage Source Converter-based HVDC, VSC-HVDC)以高效、灵活及可控性强等优势在海上风电并网和传输系统中倍受青睐。随着各国对风电并网要求的逐渐提高，VSC-HVDC系统的低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)问题成为了国内外研究的热点。 本文主要围绕海上风电VSC-HVDC系统的低电压穿越控制技术展开分析，重点研究了当电网发生深度电压跌落时的VSC-HVDC直流侧过电压和交流并网点电压凹陷问题，提出采用动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer, DVR)辅助VSC-HVDC实现低电压穿越的控制方法。具体实施方案由以下两方面组成：一方面，在浅度电压跌落情况下，提出采用VSC-HVDC传统无功补偿策略，DVR处于旁路状态，风电场能够稳定运行。另一方面，当电网电压深度跌落时，单纯的无功补偿策略已不能稳定直流母线和交流并网点电压。此时，切换VSC-HVDC改进的控制策略并投入带能耗电阻的超级电容型DVR，通过DC/DC变换器控制能耗电阻和超级电容阵列吸收VSC-HVDC直流母线侧过剩能量，以维持直流母线电压稳定；同时利用超级电容放电给DVR逆变器提供稳定的直流电源，以快速补偿电网故障电压，使岸上交流母线电压维持正常水平。此外，在故障期间由于协调控制策略具有很好的鲁棒性能，保证了风电机组的稳定运行。 在MATLAB/Simulink中搭建整个海上风电场VSC-HVDC和DVR的仿真模型，并进行了三相电压深度跌落故障、三相短路故障及单相短路故障的仿真验证，结果表明该协调控制策略不仅提高了系统效率，而且在对称与不对称电压故障情况下都能体现出良好的补偿性能，对海上风电系统的可靠运行和低电压穿越能力的提高具有一定的现实意义。 【关键词】：海上风电 柔性高压直流输电 动态电压恢复器 低电压穿越
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 海上风电发展现状11-13
• 1.2.1 国内外海上风电发展现状11-12
• 1.2.2 输电方式研究现状12-13
• 1.3 低电压穿越技术研究现状13-16
• 1.3.1 VSC-HVDC 低电压穿越技术研究现状14
• 1.3.2 DVR 低电压穿越技术研究现状14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-17
• 第2章 基于动态电压恢复器的 VSC-HVDC 系统概述17-28
• 2.1 VSC-HVDC 系统的拓扑结构及工作原理17-19
• 2.1.1 拓扑结构17-18
• 2.1.2 工作原理18-19
• 2.2 VSC-HVDC 主电路参数设计19-25
• 2.2.1 换流电抗器参数设计19-23
• 2.2.2 直流侧电容参数设计23-25
• 2.3 改进的 DVR 结构及工作原理分析25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 传统的 VSC-HVDC 低电压穿越技术仿真研究28-47
• 3.1 VSC-HVDC 并网控制方法分析28
• 3.2 VSC-HVDC 基本控制研究28-35
• 3.2.1 数学模型的建立28-31
• 3.2.2 VSC-HVDC 两侧换流站控制器设计31-35
• 3.3 VSC-HVDC 稳态特性仿真研究35-39
• 3.3.1 系统仿真模型35-37
• 3.3.2 稳态仿真分析37-39
• 3.4 传统的低电压穿越仿真研究39-46
• 3.4.1 低电压穿越补偿原理39-40
• 3.4.2 传统的无功补偿控制策略仿真分析40-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 VSC-HVDC 和 DVR 低电压穿越协调控制研究47-68
• 4.1 基于超级电容和能耗电阻的双向 DC/DC 变换器47-52
• 4.1.1 超级电容阵列和能耗电阻的能量管理47-49
• 4.1.2 双向 DC/DC 变换器设计49-51
• 4.1.3 双向 DC/DC 变换器控制策略仿真验证51-52
• 4.2 DVR 逆变器控制52-57
• 4.2.1 补偿策略52-53
• 4.2.2 复合控制策略53-55
• 4.2.3 比例谐振控制器55-57
• 4.3 低电压穿越技术的协调控制57-59
• 4.3.1 改进的网侧 VSC-HVDC 无功补偿策略57
• 4.3.2 协调控制的逻辑实现57-59
• 4.4 协调控制系统的模型搭建59-60
• 4.5 协调控制策略的仿真分析60-67
• 4.5.1 电网电压对称跌落 80%仿真61-62
• 4.5.2 三相短路故障仿真62-64
• 4.5.3 单相短路故障仿真64-67
• 4.6 本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果75-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

VSC-HVDC控制器抑制风电场电压波动的研究    魏晓光;汤广福;魏晓云;迟永宁;

动态电压恢复器检测方法与补偿策略的研究    周雪松;张智勇;马幼捷;向龙瑞;

双馈型风力发电系统低电压穿越技术综述    杨耕;郑重;

串联型电能质量补偿器主电路设计方案    唐志,杨潮,马维新

基于超级电容储能的风电场功率调节系统建模与控制    李霄;胡长生;刘昌金;徐德鸿;

模块化多电平换流器型直流输电的调制策略    管敏渊;徐政;屠卿瑞;潘伟勇;

基于动态电压调节器的风电机组低电压穿越策略    洪芦诚;魏应冬;姜齐荣;王志永;

大型DFIG风电场的LCC-HVDC并网及控制    周宏林;杨耕;

VSC-HVDC系统风力发电结构分析与控制    徐科;吴超;杨晓静;胡敏强;

基于最小有功注入策略的新型级联H桥逆变器动态电压恢复器    侯世英;刘早晨;嵇丽明;庹元科;

直流输电换流站系统构成及主接线方式    王军;

±800kV云广UHVDC输电线路合成电场测试与分析    楚金伟;肖遥;邓军;陈禾;赵宇明;倪园;张斌;夏辉;

±800kV云广UHVDC输电线路无线电干扰测量与分析    邓军;肖遥;楚金伟;赵宇明;张斌;倪园;夏辉;张建功;

特高压直流输电交流滤波器失谐报警的仿真    黄小羽;高沁翔;夏明超;

等离子喷涂制备直流接地极钢基体NiFe_2O_4防腐涂层    祝志祥;韩钰;陈新;马壮;柳彦博;

高压直流换流变压器电磁场特性的数值应用研究    王建民;张喜乐;吴增泊;孙优良;赵文祥;

500kV油浸式平波电抗器电磁场特性的数值分析    王建民;张喜乐;陈志伟;齐桂芬;孔妮娜;

直流输电±800kV换流变压器的绝缘结构分析    傅铁军;王健;钟俊涛;陈香辉;党艳阳;吕金壮;

换流变压器的网侧绕组更换    孙勇;林睿;郭慧浩;

超高压直流换流变压器阀侧引出线电场的数值分析    张喜乐;王建民;吴增泊;齐桂芬;孙优良;陈志伟;

动态电压恢复器单相整流控制策略    王永;

HVDC换流变压器分接头的滑模控制    陈堂贤;陈安庆;卢永杰;付贤东;

大规模储能技术在风力发电中的应用研究    王文亮;秦明;刘卫;

直流输电的特点及与交流输电的经济性比较    朱毅;

直流离子流场的有限元迭代计算    余世峰;阮江军;张宇;杜志叶;黄道春;

交流架空输电线改造成柔性直流输电线后电磁环境研究    刘兵;阮江军;

直流输电线路与电信线路间磁耦合阻抗计算方法的比较研究    孟伟;文俊;史秋娟;

基于EMTP/ATP的HVDC整流器建模及仿真研究    吴磊;

换流站集中控制中心研究    刘云;张晋华;王明新;曾南超;高锡明;贺智;余涛;

直流输电换流变压器绝缘结构的分析    蒋蓁;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

多直流馈入受端交流电网继电保护动作特性研究    张璞

中国风电产业融资问题研究    张伯松

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

直流输电线路邻近建筑物时合成电场计算方法及其应用研究    罗兆楠

直流接地极接地性能及入地电流对变压器影响的研究    李泓志

改进的边界元法及其在电场计算中的应用    刘士利

广域环境下的电网静态稳定性能态势评估研究    刘道伟

半岛地质环境下直流偏磁效应计算与评估研究    李长云

基于改进连续潮流法及分岔理论的交直流系统电压稳定研究    谭涛亮

统一电能质量调节器检测及控制方法的研究    吕翠玉

特高压直流控制系统研究    张海凤

±500kV同塔双回直流输电线路的电磁环境研究    崔涛

直流偏磁对高压设备运行的影响及应对    曾广桥

兴安直流输电系统控制保护优化措施研究    翁洪志

同塔双回直流输电工程直流主回路电气接线研究    王彦峰

换流变压器油纸绝缘油流带电特性的研究    张良

基于EMTDC的高压直流控制保护模型的研究和开发    穆清

多直流馈入系统运行特性分析    刘翀

±800kV UHVDC 输电系统换流变压器内部故障识别和定位研究    朱盛强

基于等效风速的风电场等值建模    严干贵;李鸿博;穆钢;崔杨;刘玉;

尾流效应和时滞对风电场输出特性的影响    苏勋文;赵振兵;陈盈今;白本质;

基于电压型逆变器的可连续运行的动态电压恢复器(UDVR)的研究    赵剑锋,蒋平,唐国庆

三电平逆变器SHEPWM方法及其应用研究    张艳莉,费万民,吕征宇,姚文熙

飞跨电容多电平逆变器的新型载波PWM方法    王鸿雁;王小峰;张超;邓焰;何湘宁;

基于动态预测的DVR检测算法    王智勇;吴正国;侯新国;

VSC-HVDC控制器抑制风电场电压波动的研究    魏晓光;汤广福;魏晓云;迟永宁;

基于通用多电平SVPWM算法的三电平无速度传感器矢量控制系统    王琛琛;李永东;高跃;

SVPWM技术在单相逆变电源中的应用    易龙强;戴瑜兴;

STATCOM输出滤波器结构设计及参数优化    荣飞;罗安;汤赐;盘宏斌;

新型直流输电及其相关技术研究    张桂斌

动态电压恢复器理论及仿真研究    冯小明

交流系统故障时VSC-HVDC系统的控制与保护策略研究    陈海荣

柔性直流输电系统控制策略研究及其实验系统的实现    梁海峰

应用于配电系统的动态电压恢复器的研究    许辉

动态电压恢复器的研究    梁海涛

向海索电,后风电时代的诱惑?    

海上风电,近在咫尺?    武春霞;

海上风电需从长计议    武春霞;顾为东;

宝新能源强势进军海上风电    

解码风电产业:能否将海上风电进行到底    

特许权招标启动 我国海上风电大幕拉开    

海上风电,他们如是说    

关于海上风电发展的概况和对策    陈晓明;李磊;王红梅;刘燕星;江峰;林慰;

德国海上风电发展分析及启示    刘林;尹明;杨方;关朋;

英国海上风电政策及其对我国的启示    薛辉;

AREVA-Multibrid 5MW海上风电机组    沈德昌;

我国海上风电现状    徐涛;

海上风电——静待起航    徐涛;梁伟;

我国海上风电现状    徐涛;

我国第一个海上风电站建成投产    

英国海上风电项目概况    徐涛;

从首批特许权项目浅析我国海上风电发展现况    冒洪生;

探索海上风电开发思路    朱奇志;

英国海上风电项目概况    徐涛;

龙源电力承办国电集团海上风电发展工作座谈会    

发展海上风电需要理性思维    

巨头争抢海上风电 大规模开发尚需时日    本报记者 戈清平

内外资跑马圈海专家建议切忌盲目投资海上风电    本报记者 杨歌

两部门规范海上风电建设    记者 赵凡

海上风电招标 设备“巨人”争锋    本报记者 邢佰英　李阳丹

探路海上风电 大规模开发尚待时日    本报记者 李瞧

特许权招标启动我国海上风电大幕拉开    本报记者 杨歌

制造商酣战海上风电 设备可靠性有待考量    本报记者 李瞧

海上风电 机遇中蕴含多重挑战    本报记者 海燕

薛忠民:2011年中国将迎来海上风电开发热潮    本报记者 时下

山东省海上风电经济社会效益评价    刘芳兵

船舶与海上风电站碰撞的数值仿真研究    李艳贞

海上风电项目运行期风险评价研究    谢珍珍

海上风电单立柱三桩结构动力耦合分析及优化设计研究    王鹏

天顺风能海上风电设备业务发展战略研究    秦灵

海上风电机组支撑系统设计中的关键技术问题研究    汪亚洲

基于经营期定价的我国海上风电电价研究    席松涛

海上风电工程通航风险评价及安全保障研究    王闻恺

海上风电开发风险研究    吴飞

海上风电机组的基础施工质量控制技术研究    黄金海