直流输电系统数模混合仿真

作     者：李犇 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王丹;毛承雄

授予年度：2021年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：数模混合仿真 直流型功率接口 直流输电系统 电网换向换流器 模块化多电平换流器 

摘      要：随着我国特高压直流输电快速发展、新能源大规模并网、各类新型电力电子器件不断涌现,直流输电系统特性发生深刻变化。直流送受端间的相互影响,交直流之间、多回直流之间的相互耦合等新特性逐渐显现且日趋复杂,对直流输电工程动态特性的时域仿真提出了更高要求。人们准确认识和把握直流输电系统机理与特性有赖于仿真技术的提高,由于单一数字仿真或物理仿真存在各自的局限性,能将二者优势结合的数模混合仿真成为了研究直流输电系统的强大工具。直流输电系统数模混合仿真由接口系统连接数字子系统和物理子系统,其中接口系统在各类工况下的稳定性与准确性是关键问题。本文针对直流输电系统数模混合仿真,对直流型功率接口进行了设计;对基于电网换向换流器(Line Commutated Converter,LCC)、模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)、LCC-MMC混合型等三种不同类型的高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)输电系统开展数模混合仿真研究。(1)分析了数模混合仿真和接口算法原理,设计了基于H桥的直流型功率接口,并通过仿真验证了所设计直流型功率接口的输出性能、稳定性和准确性。(2)对LCC工作原理、数学模型、控制策略进行了研究,搭建了LCC-HVDC数模混合仿真系统,将该系统各工况下的仿真结果与原系统的纯数字仿真进行对比,验证了LCC-HVDC系统数模混合仿真的有效性。(3)研究了MMC工作原理、数学模型、双环控制策略、调制方式,分别搭建了MMC-HVDC和LCC-MMC-HVDC数模混合仿真系统,并通过与原系统纯数字仿真对比验证其有效性;针对LCC-MMC-HVDC系统数模混合仿真,提出适应LCC启动、闭锁及移相过程的接口仿真方法,并通过仿真验证了所提方法的有效性。