基于MMC-HVDC聯(lián)網(wǎng)風(fēng)電場的低電壓穿越技術(shù)研究.pdf

1、在化石能源日益緊缺的情況下，探索一條清潔、可持續(xù)發(fā)展的新能源道路是人類的共同目標(biāo)。風(fēng)能作為發(fā)展較快的新能源之一，是目前新能源技術(shù)的研究熱點(diǎn)。電網(wǎng)對風(fēng)電并網(wǎng)也提出了嚴(yán)格的要求，低電壓穿越能力便是其中之一。風(fēng)電場柔性直流輸電并網(wǎng)方式不僅解決了大容量遠(yuǎn)距離海上風(fēng)電交流并網(wǎng)遇到的眾多難題，也可很大程度上提高其低電壓穿越能力。模塊化多電平換流器(modular multilevel converter，MMC)作為一種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電壓源型換流器

2、近年來備受關(guān)注，可將其應(yīng)用至風(fēng)電場并網(wǎng)中以改善風(fēng)電場并網(wǎng)特性及其低電壓穿越能力。
　　 首先，論文分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及其控制原理，在PSCAD/EMTDC中搭建了雙饋風(fēng)機(jī)的電磁暫態(tài)模型，并在此模型基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展搭建了風(fēng)電場模型。其次，對MMC-HVDC進(jìn)行了原理分析及換流器控制原理和控制器設(shè)計(jì)的研究，介紹了風(fēng)電場基于MMC-HVDC聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其主要技術(shù)參數(shù)，針對風(fēng)電場特性及系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)了聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中MMC-HVDC風(fēng)電

3、場側(cè)換流器及系統(tǒng)側(cè)換流器的控制器。接下來，在PSCAD/EMTDC中搭建了風(fēng)電場MMC聯(lián)網(wǎng)仿真模型，并通過仿真分析驗(yàn)證了此模型的正確性。之后，分析了聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生故障時風(fēng)電場及直流系統(tǒng)的故障特性，及發(fā)生不對稱故障時負(fù)序分量給聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)帶來的危害。針對并網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生對稱性故障的情況，通過投切直流系統(tǒng)側(cè)的耗能電阻以消耗系統(tǒng)輸送不出的剩余功率。對于不對稱故障的情況，設(shè)計(jì)了MMC正負(fù)序控制器，采用了抑制負(fù)序電流的控制策略以保護(hù)換流設(shè)備安全，并提出

4、了一種有功功率控制策略以保證故障時刻聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有功功率的傳輸，維持系統(tǒng)的功率平衡。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建的風(fēng)電場MMC聯(lián)網(wǎng)模型上，針對系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)各類故障進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明，對稱性故障情況下直流側(cè)耗能電阻的投切可維持系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，使風(fēng)電場與故障隔離;不對稱故障情況下，其控制策略可有效抑制負(fù)序電流保證風(fēng)電場有功功率的輸送，保證了聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所提的控制策略可實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場與系統(tǒng)故障的隔離、避免