弱交流电网下混合双馈入直流输电系统的低频带振荡机理研究

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中文摘要：电网换相换流器型高压直流输电(LineCommutatedConverterbasedHighVoltageDirectCurrent,LCC-HVDC)已广泛应用于远距离大容量输电场合，而在近几年中，模块化多电平换流器型高压直流输电(ModularMultilevelConverterbasedHVDC,MMC-HVDC)也越来越广泛的投入工程应用。当MMC-HVDC工程落点与已投运的LCC-HVDC工程落点相接近时，便形成了混合多馈入直流输电系统。混合多馈入直流输电系统中同时含有LCC换流器、MMC换流器和发电机等多种类型的设备，由于LCC和MMC控制器带宽范围广，极有可能与发电机控制系统在低频带发生交互作用，增加弱交流电网下混合多馈入直流输电系统发生低频带振荡的风险。本文以典型的混合双馈入直流输电系统为研究对象，通过建立考虑发电机动态特性的混合双馈入直流输电系统的小信号模型，研究弱交流电网下混合双馈入直流输电系统的低频带振荡机理，并提出一种附加阻尼控制用于抑制系统低频带振荡。首先，建立了混合双馈入直流输电系统中发电机、LCC换流站、MMC换流站、负荷和联络线的状态空间模型，通过各部分状态空间模型的连接，得到考虑发电机动态特性的混合双馈入直流输电系统的状态空间模型;通过在系统的稳态运行点将状态空间模型线性化得到系统的小信号模型，并通过对比小信号模型和PSCAD/EMTDC仿真模型的阶跃响应特性验证了小信号模型的准确性。其次，基于所建立的小信号模型，采用特征值法识别了系统的低频弱阻尼模态，并采用参与因子和灵敏度的分析方法对系统的低频弱阻尼模态进行了分析;然后研究了交流系统惯量和交流系统短路比对混合双馈入直流输电系统低频带振荡的影响，并基于系统频率扰动信号的传递路径揭示了弱交流电网下混合双馈入直流输电系统的低频带振荡机理。最后，根据弱交流电网下混合双馈入直流输电系统的低频带振荡机理，提出了一种用于抑制系统低频带振荡的附加阻尼控制。首先给出了附加阻尼控制器结构，并采用极点配置法设计了附加阻尼控制器的关键参数，通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提附加阻尼控制器对于抑制弱交流电网下混合双馈入直流输电系统低频带振荡的有效性。

作者：

徐李清

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关键词：

混合双馈入直流输电系统弱交流电网低频带振荡小信号模型

授予学位：

硕士

学科专业：

电气工程

导师：

郭春义

学位年度：

2023

学位授予单位：

华北电力大学（北京）

语种：

中文

中图分类号：