混合级联型高压直流输电系统小信号稳定性研究

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我国能源资源与负荷中心逆向分布的特点决定了利用高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)技术进行远距离大容量功率传输是必然选择。由于具备成本低、容量大的优势,基于线路换相换流器的高压直流输电(Line Commutated Converter Based HVDC,LCC-HVDC)技术是最常使用的HVDC技术。然而,随着两条甚至多条LCCHVDC线路集中馈入一个区域电网,形成了多馈入直流系统。多馈入直流系统容易遭受连续换相失败问题,给受端交流电网的安全稳定运行带来严重威胁。为了解决这一问题,具有自换相能力的模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)被应用在逆变侧。因此,结合了LCC和MMC二者优势的混合高压直流输电技术得到了快速发展。混合高压直流输电主要分为三大类:1)混合多馈入高压直流输电;2)混合多端高压直流输电;3)混合级联高压直流输电。混合高压直流输电系统的小信号稳定性是十分重要的研究内容,关于前两类混合高压直流输电系统的小信号稳定性,已有许多学者进行相关研究,但是关于混合级联高压直流输电系统的小信号稳定性,目前尚无相关研究。本文针对混合级联型高压直流输电系统,提出了一种基于LCC和MMC的接口等值电路建立系统的小信号模型的建模方法,并基于所建立的小信号模型,详细分析了混合级联型高压直流输电系统的小信号稳定性。主要工作如下:1)提出了一种LCC的改进动态相量模型。其克服了已有文献中基于准稳态假设,对于换相过程中阀电流的变化进行线性近似,在模型中引入误差的缺点,考虑了换相过程中阀电流的实际正弦变化规律,提高了模型精度,并在后续内容中应用于混合级联型高压直流输电系统的小信号建模。2)推导得到了LCC的接口等值电路和考虑内部动态特性的MMC的接口等值电路,提出了一种基于LCC和MMC的接口等值电路的混合级联型高压直流输电系统的小信号建模方法。3)基于提出的混合级联型高压直流输电系统的小信号建模方法,建立了LCCMMCB(Bank of MMCs)混合级联型高压直流输电系统的小信号模型,通过PSCAD/EMTDC时域仿真,验证了所建立的系统的小信号模型的准确性,基于所建立的系统的小信号模型,分析了MMCB两种有功功率类控制目标组合——主从控制和均一控制对系统的小信号稳定性的影响。
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