检索结果-内蒙古大学图书馆

太阳能学报 2022年第4期43卷 121-128页

作者：程启明赵淼圳马信乔江畅上海市电站自动化技术重点实验室上海电力大学自动化工程学院上海200090

电力电子变压器(PET)具有瞬时功率调节、谐波抑制等优点,输电线路经过PET向无源网络供电是柔性输电的一个重要应用领域。将模块化多电平变换器(MMC)技术与PET相结合,使得PET应用于高电压、大容量的输电和配电系统成为了可能。首先,本文... 详细信息

电力电子变压器(PET)具有瞬时功率调节、谐波抑制等优点,输电线路经过PET向无源网络供电是柔性输电的一个重要应用领域。将模块化多电平变换器(MMC)技术与PET相结合,使得PET应用于高电压、大容量的输电和配电系统成为了可能。首先,本文针对MMC-PET输入级在电网故障时产生的正负序电流,推导出基于欧拉-拉格朗日(EL)模型的内环正负序电流的无源控制器(PBC);接着,将MMC技术应用于MMC-PET中间隔离级高压侧,提高其中间隔离级的供电可靠性,并采用移相调压的控制策略;再后,针对MMC-PET输出级,设计了基于EL模型的内环电流无源控制器。最后,在Matlab/Simulink中建立一个向无源网络供电的MMC-PET系统,在电网电压出现故障时,对向无源网络供电的MMC-PET系统进行了软件仿真实验验证,实验结果表明MMC-PET系统的控制策略具有良好的动态控制性能。

关键词：电气故障非线性控制功率变换器欧拉-拉格朗日数学模型无源控制电力电子变压器模块化多电平换流器

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混合双馈入直流系统接地故障特性分析及其控制保护策略研究

混合双馈入直流系统接地故障特性分析及其控制保护策略研究

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作者：薛禾雨西南交通大学

学位级别：硕士

电网换相换流器高压直流输电(LCC-HVDC)凭借其经济性、稳定性、快速可控性以及可实现电网异步互联等诸多优势,在我国的"西电东送"战略中起到了至关重要的作用。随着大功率全控型电力电子器件的进步和规模化可再生能源的开发,... 详细信息

电网换相换流器高压直流输电(LCC-HVDC)凭借其经济性、稳定性、快速可控性以及可实现电网异步互联等诸多优势,在我国的"西电东送"战略中起到了至关重要的作用。随着大功率全控型电力电子器件的进步和规模化可再生能源的开发,电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)也得到了快速发展。近年来,由LCC-HVDC和VSC-HVDC构成的混合双馈入直流输电系统受到了越来越多的关注与研究。接地故障作为电力系统最常见的故障之一,一直是直流输电系统故障保护策略研究关注的重点。目前为止,还没有针对混合双馈入直流系统接地故障特性及其保护策略的系统研究。本文首先针对LCC-HVDC和VSC-HVDC两种直流输电系统分别建立了数学模型,设计出相应的控制策略,并仿真验证了控制策略的有效性。在此基础上,建立包含LCC-HVDC和VSC-HVDC的混合双馈入直流系统的电磁暂态系统模型。随后,选取混合双馈入直流系统中的LCC-HVDC子系统整流侧、VSC-HVDC子系统整流侧及混合双馈入直流系统逆变侧这三个主要区域作为研究对象,针对区域内的主要接地故障进行仿真分析,并对故障机理进行研究。对于混合双馈入直流系统中VSC-HVDC子系统,针对不对称接地故障导致的换相电压三相不平衡情况,设计基于VSC系统无源性及其欧拉-拉格朗日数学模型的正序、负序无源控制器。仿真结果表明,该控制器的动稳态控制特性良好。在此基础上,设计改进的定有功功率控制以保证故障状态下VSC-HVDC子系统的有功功率稳定输出。仿真结果表明,该方法有效地控制了故障电流增幅。

关键词：电网换相换流器高压直流输电电压源换流器高压直流输电混合双馈入直流输电系统接地故障欧拉-拉格朗日数学模型控制保护策略

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向无源网络供电的MMC-HVDC系统控制与保护策略

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中国电机工程学报 2014年第3期34卷 405-414页

作者：蔡新红赵成勇庞辉林畅新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 国网智能电网研究院北京市昌平区102200

向无源网络供电的模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)系统是柔性直流输电技术的一个重要应用领域,因此有必要对其控制与保护策略进行研究。基于MMC电磁暂态数学模型,建立了d-q同步旋... 详细信息

向无源网络供电的模块化多电平换流器型高压直流输电(modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC)系统是柔性直流输电技术的一个重要应用领域,因此有必要对其控制与保护策略进行研究。基于MMC电磁暂态数学模型,建立了d-q同步旋转坐标系下MMC欧拉?拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型,推导了适于MMC控制的无源控制规律,设计了内环电流无源控制器及向无源网络供电的MMC-HVDC系统定交流电压控制器。针对电网电压不平衡或交流系统不对称故障引起的负序电流,提出了基于EL模型的正负序电流无源控制器。为保证故障时系统能满足安全运行的条件,提出了故障时的控制保护策略。最后在PSCAD/EMTDC中对MMC-HVDC系统各种运行工况进行了仿真验证,并对正负序无源控制器和矢量控制器的控制性能做了仿真对比,仿真结果表明,所提出的控制器和控制保护策略具有良好的动稳态控制性能,便于工程实际应用。

关键词：模块化多电平换流器高压直流输电无源网络欧拉-拉格朗日数学模型无源控制控制保护策略

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模块化多电平换流器型直流输电系统控制保护策略研究

模块化多电平换流器型直流输电系统控制保护策略研究

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作者：蔡新红华北电力大学

学位级别：博士

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)是一种新型电压源换流器拓扑结构。相比于传统的2电平或3电平拓扑,基于MMC的高压直流输电(HighVoltage Direct Current, HVDC)系统因其开关损耗小、易于扩展、不依赖器件串联技... 详细信息

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)是一种新型电压源换流器拓扑结构。相比于传统的2电平或3电平拓扑,基于MMC的高压直流输电(HighVoltage Direct Current, HVDC)系统因其开关损耗小、易于扩展、不依赖器件串联技术等优势,已成为电压源换流器型高压直流输电(Voltage Source Converter Based HVDC, VSC-HVDC)工程的建设趋势。 MMC-HVDC系统控制保护策略的研究直接关系到MMC-HVDC输电系统的可靠性能及安全性能,具有明显的工程应用价值和现实意义。本文采用理论分析和仿真验证相结合的研究手段,重点研究了MMC-HVDC系统的稳态控制、故障控制、保护策略及其相关技术。 (1)MMC-HVDC系统的数学模型为了研究MMC-HVDC系统的控制保护策略,建立了理想条件下和交流系统电网电压不平衡条件下MMC-HVDC系统的数学模型。基于MMC的运行工作原理,推导了理想条件下适用于暂态分析的MMC的开关函数数学模型和适用于稳态分析的低频动态数学模型。在此基础上,利用瞬时对称分量理论和同步旋转坐标关系,建立了交流系统电网电压不平衡时MMC的低频动态数学模型。并对这两种情况下MMC交、直流两侧的有功平衡关系进行了分析。数学模型的建立和功率平衡关系的分析是设计MMC-HVDC控制保护系统的基础。 (2)MMC-HVDC系统控制保护体系框架控制保护系统是MMC-HVDC系统的核心之一,为了自上而下开展MMC-HVDC控制保护系统设计,构建了MMC-HVDC系统控制保护体系框架。首先阐述了MMC-HVDC控制保护系统的设计原则和主要功能,指出采用冗余配置和分层设计的必要性,其次在搭建了MMC-HVDC控制保护系统总体结构的基础上,提出了直流控制保护系统的设计和实现方案,建立了四层结构的MMC-HVDC控制保护体系框架,即直流系统控制层、极控制保护层、阀控层、子模块控制保护单元,并进一步明晰了各控制层的控制功能及各层相互关系,为直流控制保护系统的设计和研发奠定了基础。 (3)(?)MMC-HVDC系统阀控层控制策略研究从MMC-HVDC系统的控制体系结构出发,重点研究了MMC-HVDC系统阀控层的MMC内部环流抑制、MMC调制及子模块电容电压平衡控制策略。为了抑制MMC内部环流,在MMC内部数学模型的基础上,采用二倍频负序旋转坐标变换和欧拉近似公式,设计了基于离散模型的环流抑制控制器(Circulating Current Suppressing Controller, CCSC),消除了桥臂电流的环流分量,减少了桥臂电流的畸变程度和电容电压的波动幅度。针对MMC的调制策略,重点介绍了最近电平逼近调制(Nearest Level Modulation,NLM)策略和载波移相调制(Carrier Phase Shifted Sinusoidal Pulse Width Modulation, CPS-SPWM)策略的原理及实现。为了均衡MMC各个子模块的电容电压,对传统排序法进行了改进,通过排序前引入不同的保持系数,改善了子模块频繁投切的状况,有效地降低了开关器件的开关频率和开关损耗。最后在PSCAD/EMTDC环境下仿真验证了所提出控制策略的有效性。 (4)MMC-HVDC系统极控层控制策略研究极控层是MMC-HVDC系统的核心控制层,重点研究了理想情况下MMC-HVDC系统极控制层的控制策略。针对串级PI调节的双闭环控制系统参数调节困难、稳定工作区域小等缺点,将PWM整流控制领域中的无源控制理论应用于MMC-HVDC的控制器设计。基于MMC的无源性和欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)数学模型,通过阻尼注入方法,提出了由状态期望稳定平衡点、状态及状态误差设计无源控制规律的新方法,设计了内环电流无源控制器,实现了MMC-HVDC有功功率和无功功率的解耦控制。基于广泛应用于计算机控制中的离散控制,建立了旋转坐标系下MMC离散数学模型,设计了内环电流离散控制器。为了补偿离散控制的延时,设计了基于Smith预估器的内环电流离散控制器,改善了系统的暂态性能。最后对向无源网络供电的MMC-HVDC系统的整流侧和逆变侧控制器进行了设计,并在PSCAD/EMTDC环境下对上述提出的控制策略进行了验证,仿真结果表明,所提出的控制策略具有良好的动稳态控制性能,便于工程实际应用。 (5)交流系统故障时MMC-HVDC控制保护策略研究 MMC-HVDC交流系统故障时的控制保护策略是MMC-HVDC安全、经济运行的保障。将MMC-HVDC系统的控制

关键词：模块化多电平换流器高压直流输电电容电压平衡环流抑制欧拉-拉格朗日数学模型无源控制离散控制控制保护策略

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基于欧拉-拉格朗日模型的模块化多电平换流器的无源控制

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电工技术学报 2013年第10期28卷 224-232页

作者：蔡新红赵成勇华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 石河子大学机械电气工程学院石河子832003

为了均衡MMC各个子模块的电容电压,在采用载波移相调制方式的基础上,对传统的电容电压平衡方法进行了改进。通过在排序前依据桥臂电流方向引入不同的保持系数,使欲投入的子模块保持原来的状态,降低了开关器件的开关频率。对于MMC的控制... 详细信息

为了均衡MMC各个子模块的电容电压,在采用载波移相调制方式的基础上,对传统的电容电压平衡方法进行了改进。通过在排序前依据桥臂电流方向引入不同的保持系数,使欲投入的子模块保持原来的状态,降低了开关器件的开关频率。对于MMC的控制,基于MMC两相旋转d-q坐标系的欧拉-拉格朗日EL数学模型和无源性,通过阻尼注入方法,提出了一种由状态期望稳定平衡点、状态及状态误差设计无源控制规律的新方法,并用该方法设计了无源控制器。该控制器可实现MMC-HVDC系统有功功率和无功功率的解耦控制,使MMC具有较好的动静态性能。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了21电平MMC-HVDC系统的仿真模型,仿真结果表明,改进的电容电压平衡控制方法和无源控制器是有效的。

关键词：模块化多电平换流器子模块电容电压均衡欧拉-拉格朗日数学模型无源控制

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基于MMC欧拉—拉格朗日模型的HVDC不对称故障控制

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电力系统自动化 2013年第17期37卷 112-118页

作者：蔡新红赵成勇庞辉林畅新能源电力系统国家重点实验室华北电力大学北京市102206 石河子大学机械电气工程学院新疆维吾尔自治区石河子市832003 国网智能电网研究院北京市102200

基于模块化多电平换流器(MMC)的稳态数学模型,建立了MMC离散化数学模型,并基于模型设计了MMC电流内环离散控制器。针对MMC直流输电故障时系统中存在的负序电流,提出了基于MMC欧拉—拉格朗日模型的正负序无源控制器。为保证故障时系统仍... 详细信息

基于模块化多电平换流器(MMC)的稳态数学模型,建立了MMC离散化数学模型,并基于模型设计了MMC电流内环离散控制器。针对MMC直流输电故障时系统中存在的负序电流,提出了基于MMC欧拉—拉格朗日模型的正负序无源控制器。为保证故障时系统仍能安全传输指定的有功功率,采用了故障时的有功功率控制策略。最后,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了21电平模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统仿真模型。仿真结果表明,所述控制策略在稳态和暂态过程中具有良好的控制效果,且结构简单,对实际工程具有一定的参考价值。

关键词：高压直流输电模块化多电平换流器欧拉-拉格朗日数学模型不对称故障无源控制

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