高壓直流輸電系統(tǒng)動態(tài)特性及阻尼控制研究.pdf

1、隨著我國電力系統(tǒng)規(guī)模及容量的擴(kuò)大,遠(yuǎn)距離、大容量輸送電能以及大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)已成為我國電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢.本文針對HVDC系統(tǒng)進(jìn)行了動態(tài)建模,以此為基礎(chǔ)分析了HVDC系統(tǒng)的高頻動態(tài)特性與SSO阻尼特性,并對提高SSO阻尼與機(jī)電振蕩阻尼的HVDC附加阻尼控制進(jìn)行了研究,主要成果歸納如下:●首次建立了HVDC系統(tǒng)的小信號采樣-數(shù)據(jù)動態(tài)模型.通過仿真驗(yàn)證了模型的有效性并從理論上得出了該模型的適用頻率范圍.并以HVDC小信號采樣-數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ),利

2、用特征根法與根軌跡法,分析了HVDC系統(tǒng)的高頻動態(tài)穩(wěn)定性,對整流側(cè)、逆變側(cè)交流系統(tǒng)強(qiáng)度以及整流器控制與逆變器控制對HVDC系統(tǒng)不同頻率范圍的動態(tài)特性的影響進(jìn)行了探討.●采用復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法與特征值分析法分別對HVDC系統(tǒng)與交直流并列運(yùn)行系統(tǒng)的SSO特性進(jìn)行了分析.●針對含串聯(lián)補(bǔ)償?shù)慕恢绷鞑⒘邢到y(tǒng),將H<,∞>魯棒控制理論首次應(yīng)用到HVDC 系統(tǒng)的附加SSO阻尼控制的設(shè)計(jì)來提高SSO模態(tài)阻尼.與以往的研究不同,設(shè)計(jì)中首次考慮了HVDC逆變側(cè)對

3、SSO的影響.把逆變側(cè)交流短路阻抗變化、逆變站控制方式的改變所引起的系統(tǒng)模型幅頻特性的差異,看作系統(tǒng)模型的不確定性.特征根分析與時域仿真表明,該控制器具有很強(qiáng)的魯棒性.●針對交直流并列運(yùn)行系統(tǒng),將線性矩陣不等式(Linear Matrix Inequality,縮寫為LMI)理論首次應(yīng)用到HVDC阻尼控制設(shè)計(jì)來提高系統(tǒng)的機(jī)電振蕩阻尼.將反映魯棒穩(wěn)定特性的H<,∞> 、H<,2>性能指標(biāo)和時域的暫態(tài)性能指標(biāo)統(tǒng)一為LMI形式,將阻尼控制器的

4、設(shè)計(jì)歸結(jié)為一個帶有閉環(huán)極點(diǎn)配置約束的多目標(biāo)H<,∞>/ H<,2>綜合問題并通過凸優(yōu)化算法來解決.特征根分析與時域仿真表明所設(shè)計(jì)的魯棒阻尼控制器可以兼顧系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性與暫態(tài)性能,在較大運(yùn)行范圍內(nèi)為系統(tǒng)提供足夠的阻尼.●研究了HVDC系統(tǒng)大擾動情況下鄰近整流站的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系暫態(tài)扭矩特性.研究了各種HVDC系統(tǒng)大擾動的性質(zhì),通過EMTP對HVDC換流器與直流輸電線路的各種擾動進(jìn)行了詳細(xì)仿真,并同交流系統(tǒng)大擾動對軸系的扭振沖擊水平進(jìn)行對