柔性直流输电技术及其示范工程

城市电网的不断发展和电力电子器件的快速进步,使柔性直流技术在城市电网中的实际应用已成为可能。简要介绍了柔性直流输电的技术特点。具体介绍了上海南汇柔性直流输电示范工程的换流系统参数,主要设备的选择、配置,设备布置方案。总结了柔性直流输电技术在工程应用中存在的一些问题。     

新型高压直流输电的开关函数建模与分析

新型高压直流输电——基于电压源换流器(VSC)的新型高压直流输电(VSC-HVDC)的拓扑结构变化复杂。文中通过引入单极性二值逻辑开关函数，建立了能够反映VSC-HVDC内部特性和物理过程的开关函数数学模型。该模型中计及了换流变压器的不同变比及三相电网电压的不平衡，具有一般性。EMTDC和MATLAB中的仿真结果表明该模型在具有很高准确度的同时，还能显著缩短仿真时间，提高仿真效率。     

新型高压直流输电的开关函数建模与分析

新型高压直流输电--基于电压源换流器(VSC)的新型高压直流输电(VSC-HVDC)的拓扑 结构变化复杂。文中通过引入单极性二值逻辑开关函数,建立了能够反映VSC-HVDC内部特性 和物理过程的开关函数数学模型。该模型中计及了换流变压器的不同变比及三相电网电压的不平 衡,具有一般性。EMTDC和MATLAB中的仿真结果表明该模型在具有很高准确度的同时,还能 显著缩短仿真时间,提高仿真效率。     

基于电压源换流器的高压直流输电技术研究综述

为了促进基于电压源换流器的高压直流输电（voltage source converter—high voltage direct current transmission,VSC—HVDC）这种新型直流输电技术在电力系统中的应用和发展,介绍了VSC-HVDC的系统结构和基本原理,总结了其基本控制方式和技术特点,指出了该技术的应用研究现状、当前存在的问题以及今后的研究方向。VSC—HVDC的特点证明,该技术在风电、输配电领域具有广阔的发展前景。     

高压直流换流站技术现状与发展

在介绍高压直流换流站技术现状基础上,从电力电子器件、有源滤波器、光电流传感器、控制和保护系统、接线方式等几方面,探讨换流站技术的发展趋势。     

滇西北特高压直流工程阀组投退策略分析

滇西北至广东±800 kV特高压直流工程作为南方电网第三个特高压直流输电工程,在阀组投退策略上采用了有别于之前两个工程的零功率模式。介绍了滇西北直流工程采用的零功率模式阀组投退具体过程,重点分析了该模式下阀组投退对本极另一阀组的影响、对交流系统的影响,以及投退策略的特点。借助RTDS实时数字仿真平台,对阀组带电投退过程及其影响进行了仿真分析,为研究特高压直流阀组投退策略及现场运行维护提供参考。     

换流站交流滤波器频繁投退典型故障分析

交流滤波器是高压直流输电系统的重要组成部分,它可维持全站交流母线电压在合理范围内、滤除换流器产生的高次谐波、保持全站无功功率在规定范围内。当高压直流输电系统传输功率发生调整时,换流器消耗的无功功率会发生变化,这时需通过投退交流滤波器组来实现无功功率控制。介绍了换流站交流滤波器的投退策略,并对交流滤波器频繁投退故障进行原因分析,最后提出了交流滤波器的运维建议。     

换流站通用集成控制保护平台体系结构

针对各种直流输电工程控制保护系统的通用水平较差的问题,开发了一种新型的适用于多种直流输电工程的换流站通用集成控制保护平台,可用于常规高压直流输电(highvoltage direction current,HVDC)、电压源换流器型直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)以及混合直流输电等复杂输电形式的场合。提出了通用集成平台的整体功能需求和平台的设计原则,并从功能和设备2个角度出发,提出了该平台的2种体系结构方案,阐述了平台每部分的控制保护设备、控制保护系统的功能和范围以及各部分之间的隶属和通信关系。该体系框架可将不同种直流输电的控制保护功能有效集成,为通用控制保护平台的开发奠定了基础。     

混合双极高压直流输电系统的特性研究

为了充分发挥电网换相换流器高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)和电压源换流器高压直流输电系统(voltagesource converter based HVDC,VSC-HVDC)的优势,针对一种新型的混合双极高压直流输电系统(hybrid bipolar basedhigh voltage direct current,HB-HVDC)进行了研究,该系统的正极是传统的12脉动LCC-HVDC系统,而负极是VSC-HVDC系统。建立了由LCC正极和VSC负极组成的混合双极高压直流输电系统的模型,推导了其在稳态时的数学模型,并设计了正负极之间的协调控制策略。在PSCAD/EMTDC环境下对HB-HVDC系统的稳态和暂态运行特性进行了研究分析。最后对HB-HVDC系统和闭锁负极VSC-HVDC后LCC-HVDC系统的运行特性进行了对比研究。结果表明:HB-HVDC系统可以更好地调节交流母线电压,减少LCC极换相失败的可能性,并且具有快速的故障恢复能力;同时也证明所设计的协调控制策略可以有效地改善HB-HVDC系统的稳态和动态特性。     

特高压多端混合直流输电系统阀组计划投/退控制方法

现有的阀组投入/退出控制策略只适用于特高压两端常规直流输电系统,不能适用于特高压柔性直流输电系统,更不能适用于特高压多端混合直流输电系统。为此,以乌东德电站送电广东广西工程为背景,提出基于混合桥模块化多电平换流器的阀组计划投入/退出控制方法,并对现有常规直流阀组计划投/退控制方法进行改进。在RTDS仿真试验平台上进行硬件闭环测试,结果表明所提阀组计划投入/退出控制方法能够平稳、快速地完成特高压多端混合直流输电系统阀组的计划投/退。     

T型三电平VSC-HVDC系统模型预测灵活功率控制策略

建立了基于T型三电平基于电压源型换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)系统功率模型,并据此提出了基于两步预测的有限控制集模型预测直接功率控制策略,其可实现功率指令值的精确跟踪、直流侧电容电压平衡和降低平均开关频率3个控制目标。但该控制策略在电网电压不对称时会产生谐波电流,为了解决该问题,通常增加功率补偿策略。然而当采用传统的功率补偿策略时,只有3种可选的控制目标:抑制负序电流、抑制有功波动和抑制无功波动。上述3种控制目标难以在各种类型的交流故障下同时满足换流器自身的限制条件和电网对换流器故障穿越的要求。为此,提出了灵活功率控制方法,其可在各控制目标之间实现折中控制,控制方式灵活。搭建了T型三电平VSC-HVDC系统仿真模型,仿真结果验证了所提策略的正确性。     

基于混杂自动机的双向DC/DC变换器建模与控制

双向DC/DC变换器具有实现能量变换的双象限运行特性和多模态的混杂特性。现有模型主要采用平均模型和精确模型,前者忽略了高频动态特性,后者计算量过大,且均未考虑其混杂特性。针对上述问题,建立了双向DC/DC变换器各工作模态的连续状态微分方程,在此基础上基于混杂自动机理论建立了能对其完整描述的混杂自动机模型,基于混杂自动机模型完成了控制算法设计。运用Matlab/Stateflow对该控制算法进行仿真,结果表明混杂自动机模型计算量适中、精确度高、反映了系统的高频动态特性,完整地描述了系统的各个工作模态,兼顾了CCM模式和DCM模式,基于混杂自动机模型的控制算法简单且效果良好,具有实际应用价值。     

基于直流调制度的特高压柔直阀组在线投入策略

为简化阀组在线投入的顺控操作流程,特高压柔性直流输电系统要求柔直阀组具备在直流侧短接状态下完成在线投入的能力。首先,阐述基于混合型MMC特高压柔直阀组的在线投入过程,分析过程中的关键技术难点;然后,结合混合型MMC阀组控制特性及直流侧等效回路,对在线投入过程的关键策略进行详细分析,提出基于直流调制度的特高压柔直阀组在线投入策略实现方案,该策略方案在直流侧短接状态下可实现柔直阀组平稳解锁、直流电流快速转移、旁路开关可靠分断以及子模块均压等关键目标;最后,通过实时数字仿真平台试验,验证所提策略具有良好的控制性能。     

用于HVDC系统互联的高频模块化直流变压器优化控制策略

针对应用于高压直流输电(HVDC)系统互联的高频模块化直流变压器(HFMDCT),以直流电流纹波及高频环节电流应力大小为优化目标,提出了HFMDCT的直流链匹配多电平控制策略。对HFMDCT在多电平控制方法下的直流电流纹波机理进行了分析;通过采用拉格朗日因子法得到优化高频环节电流应力的直流链占空比条件,并以此为依据提出了高频变压器变比的设计原则;同时,为了在直流电压变化时仍可以保证HFMDCT的运行效率,进一步提出了基于直流链匹配多电平控制策略的直流电流纹波优化控制方法。     

风电场交直流并网系统的储能和柔性直流联合调步控制策略

考虑在风电场交直流混合并网系统中风电场的功率差额可以沿交流线路传递给主网,风电场和主网都存在频率稳定问题,提出储能与柔性直流附加控制参与系统频率调节,优化风电场和主网频率特性。在风电场侧柔性直流换流站中加入基于风电场频率变化的柔性直流频率附加控制,以改善风电场频率特性;将储能系统通过换流器并联在风电场和主网间直流线路上,弥补风电场侧直流附加控制对主网的频率恶化作用,并改善主网频率特性;建立了储能与柔性直流附加控制共同作用下的风电场交直流混合并网系统频率模型。算例分析表明,通过储能与柔性直流附加控制的配合,能有效减少风电场功率平衡被破坏时风电场和主网的频率波动幅度。     

基于VISSIM断续导通模式的DC/DC变换器建模与仿真

根据DC/DC变换的基本原理,在断续导通模式下,依据状态空间法建立了BUCK、BOOST、BUCK/BOOST 3种变换器的数学模型,并在此基础上基于VISSIM对3种变换电路分别构建了仿真模型进行仿真。利用该仿真模型不仅可以有效模拟实际的DC/DC变换电路的运行特性,可采用不同的控制算法、控制策略对该模型进行闭环控制,还可通过VISSIM软件与C 、DSP和集成的Matlab模块连接,从而不仅为分析设计DC/DC变换电路及其控制系统提供了有效的方法,同时也为实际电路的设计调试提供了新思路。仿真结果与理论分析一致,表明了建模方法的正确性。     

混合级联型直流输电系统直流故障特性及恢复控制策略

整流侧采用LCC、逆变侧采用MMC与LCC串联的混合级联型直流输电系统可实现直流故障穿越、换相失败抑制和大容量功率传输。建立混合级联型直流输电系统模型,设计系统整体控制策略,并利用PSCAD/EMTDC仿真软件研究系统功率阶跃时的动态特性,验证控制策略的有效性。对系统的直流故障特性进行仿真分析,发现若不采取合适措施,系统发生直流故障时会出现由于并联MMC之间的电流分配不均衡而产生过电流现象以及故障清除后系统恢复过程波动大的问题,为此,提出系统故障期间及故障清除后的恢复控制策略,仿真验证了该控制策略的有效性。     

基于GaN器件大功率双向DC/DC变换器的设计与仿真

介绍了一种新的高功率双向隔离式DC/DC变换器作为高功率转换系统的主要电路.DC/DC变换器使用基于氮化镓(GaN)的功率开关器件.对10 kW GaN大功率DC/DC变换器的拓扑结构进行了优化、参数化和分析,并通过仿真和实验验证了其有效性.它由使用新型的GaN晶体管组成的两个单相全桥电路、两个输入/输出电感和一个高频...     

受端多端的混合直流系统输送风电的控制策略研究

目前大规模风电场均采用风火打捆直流孤岛外送的输送方式,而对于没有风火打捆条件的风场,特别是海上风电场,采用风火打捆方式输送风电将会大大增加投资,甚至是不可行的。考虑到晶闸管器件在整流侧的优点以及在逆变侧容易发生换相失败故障,结合IGBT的全控特性,提出了受端多端的混合直流系统输送风电的控制策略。该策略整流侧采用传统直流器件,逆变侧采用VSC器件,根据两者之间的特性,给出了拓扑图和控制流程图,提出了主从控制方式。该策略既充分利用了整流侧传统器件的容量,也利用了VSC的可控特性,从而实现将波动的风电输送至负荷中心。某实际风电场的规模数据搭建了仿真模型,并对仿真结果进行分析。仿真结果验证所提策略的有效性。