柔性直流输电系统及其无网侧电动势传感器控制技术的研究

随着风能、太阳能、生物能等可再生能源开发规模的不断扩大,其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点日益突显出来。基于变流技术的柔性直流输电技术具有小型、高效、控制灵活等特点,经济效益和环保价值可观,并能有效地减少输电线路电压降落与闪变,提高电能质量。 详细阐述了柔性直流输电系统(VSC-HVDC)的组成结构及其功能,并对整个系统的核心部分——电压源型换流器(VSC)作了重点研究,对其调相原理和运行特性进行了理论分析和数学推导,从而归纳出柔性直流输电系统的工作原理。建立了dq旋转坐标系下精确的VSC-HVDC数学模型,对电流内环控制器存在的dq轴相互耦合运用前馈解耦控制理论,成功地实现了有功功率和无功功率的独立控制,对于功率外环则可以根据不同的控制要求而选择相应的控制策略。在此基础上,利用MATLAB 7.1仿真软件搭建了一个新型的柔性直流输电系统仿真平台,并进行了相关的仿真研究。 针对安装网侧电动势传感器对柔性直流输电系统所带来的不稳定性因素,提出了一种基于柔性直流输电系统的无网侧电动势传感器控制技术。基于电压源型换流器的电流模型,构造了一个新的可调电流模型,运用模型参考自适应理论对两个模型之间的电流误差进行PI调节,分别推导出了网侧电动势的幅值与相位角辨识率,从而有效地辨识出了网侧电动势。仿真结果表明,所提出的无网侧电动势传感器控制技术具有良好的辨识速度,且辨识精度高,系统鲁棒性强。 相比于柔性直流输电技术在国外工程上的成功应用,国内基本上还处于空白,因此设计了一个小容量的柔性直流输电实验系统,实验结果表明,该实验系统不仅具有良好的稳定性,抗干扰性能也十分优越,具有很强的鲁棒性,符合工程应用的基本要求,为今后的工程应用作了良好的铺垫。