摘要：风机的构网型控制策略是基于二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的海上风电送出系统稳定运行的关键。首先介绍了基于DRU的海上风电送出系统的拓扑结构,并研究了海上构网型风电场基本运行特性。然后,定义了4种类型的灵敏度用于控制器设计;基于灵敏度分析结果提出了包含3层结构的风机网侧换流器构网型控制策略,其中最外层的有功功率控制器和无功功率控制器分别用于控制风机交流电压幅值和频率。最后,在时域仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建了低频交流不控整流海上风电送出方案和中频不控整流海上风电直流送出方案的仿真模型,对风速阶跃和海上交流故障进行仿真。仿真结果表明,所提出控制策略能够保持基于DRU的海上风电送出系统稳定运行,验证了所提控制策略的有效性。

摘要：提出一种基于有源型模块化多电平矩阵变换器(M3C矩阵变换器)的低频交流输电方案,可减轻一侧工频或低频交流系统故障对另一侧交流系统产生的影响。首先,对有源型M3C的拓扑结构进行介绍,并推导了有源型M3C的数学模型。然后,基于所建立的数学模型设计有源型M3C的控制系统,提出低频交流输电系统故障隔离策略和储能单元荷电状态均衡控制策略。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建基于有源型M3C的海上风电低频送出系统电磁暂态仿真模型,对不同类型交流系统故障与储能单元荷电状态平衡过程等典型工况进行仿真测试,验证所提方案的有效性。

摘要：构网型变流器的控制环会影响交流系统的低频振荡模态,并且不同构网型控制策略的影响机理差异明显。为了研究不同构网型控制策略对交流系统低频振荡的影响,文中针对模块化多电平变流器,建立了同步机并联构网型变流器供电系统的阻尼转矩分析模型。基于此模型,对比分析了采用虚拟同步机控制、下垂控制和幅相控制的变流器典型控制回路对系统阻尼转矩分量的影响,并利用频率响应法揭示了主导控制环引发振荡失稳的机理。最后,利用所提模型研究了构网型变流器的关键控制回路改造方案,以提升系统阻尼。基于PSCAD/EMTDC开展电磁暂态仿真,验证了所提模型在机理分析和阻尼控制设计方面的有效性。

摘要：为满足大规模纯新能源发电基地送出需求,经过拓扑比选,选取在送端采用电网换相换流器(LCC)与模块化多电平换流器(MMC)混合级联拓扑、受端采用二极管-模块化多电平换流器(DMMC)拓扑的混合式直流输电方案。其中,由整流站MMC提供送端交流电压支撑,并与LCC配合作为送出功率平衡中转站。随后,设计系统的基本控制和故障穿越策略,使系统能够稳定送出新能源功率且兼具经济性与故障穿越能力。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建±800 kV/5000 MW双极直流输电仿真模型,验证所提控制与故障穿越策略的有效性,结果表明:所选拓扑适用于大规模纯新能源发电基地送出场景。

摘要：远海风电场采用跟网型风机配柔直送出系统是已得到广泛应用的典型远海风电送出方案,但是目前存在海上换流站平台造价较高的问题。跟网型海上风电中频汇集柔性直流送出方案可以减小换流器的体积重量和造价,是提高工程经济性的一种有竞争力的方案。针对跟网型海上风电中频汇集柔性直流送出系统的最优频率选择开展研究,首先计算了频率变化时海缆的单位长度参数和载流量,基于海缆典型接线研究了不同频率下海缆的选型方案。然后分别计算了不同运行频率下集电系统功率损耗和海上换流平台阀损耗。最后,分别计算了集电系统功率损耗和海上换流平台阀损耗的折现电价、集电系统和海上换流平台的投资成本,基于经济性综合结果表明最优频率位于150~200Hz范围内。

摘要：模块化多电平换流器（MMC）将在电力系统中得到越来越广泛的应用，其主回路参数的设计直接影响系统的投资和运行性能。因此研究了MMC主回路中几种重要元件的参数设计问题，包括连接变压器、桥臂电抗器、子模块电容器、IGBT模块等。基于MMC的基本等值电路，提出了连接变压器阀侧空载额定电压的确定方法，论证了阀侧空载额定线电压的取值范围为直流侧电压的（1．00～1．05）／2倍；引入等容量放电时间常数的概念，发现电容电压波动率与等容量放电时间常数之间的关系基本不随具体工程而变，即具有跨工程的普遍适用性，因而可以一般性地给出子模块的电容参数，还分析了以往工程的对应参数，给出了等容量放电时间常数为40ms的推荐值；基于MMC的解析数学模型考察了4种极端工况下子模块功率器件所承受的电压和电流水平，发现子模块功率器件的负载水平会随运行工况的改变而发生巨大变化；引入二倍频环流谐振角频率和相单元串联谐振角频率的概念，提出了桥臂电抗器参数的取值原则，并分析了以往工程的对应参数，给出了桥臂电抗器参数普遍适用的推荐值为相单元串联谐振角频率取电网工频角频率。

摘要：针对含模块化多电平换流器(MMC)的交直流输电系统短路电流水平校核问题,在考虑MMC的运行方式和控制系统的基础上,建立了MMC交流侧故障模型。在对比分析了同步机电源和MMC输出短路电流的机理后,通过近似求解并网点(PCC)处电压将MMC交流侧故障模型简化为电流源模型以实现PCC处电压和MMC输出电流之间的解耦。对支路进行合理编号并筛选出电源支路和待求短路电流所在无源支路,基于电网络理论将联络节点构成的无源网络用混合参数表征,经推导得到了含MMC的电网短路电流计算的统一求解方法。不同工况下的仿真结果表明,通过建立各控制策略下的MMC交流侧故障模型,所提算法能准确统一求解不同MMC交流侧故障下的短路电流,可用于含MMC的交直流输电系统的设备选型和保护系统设计。

摘要：提出了一种新型混合式高压直流断路器的拓扑结构及其自供能控制策略。该新型断路器包括超快速机械开关、负载转移开关和主断路器等部件。负载转移开关和主断路器都是由增强型半桥子模块构成。通过所设计的控制策略,可以使子模块中的电容在正常工况下带电运行,进而可以为子模块中的IGBT提供驱动所需要的能量。该新型断路器存在启动充能模式、稳态运行模式和故障处理模式3种运行模式。针对上述3种运行模式分别提出了相应的控制策略。增强型半桥子模块是新型直流断路器的核心元件,给出了其关键参数的选取方法。在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了四端直流电网模型,仿真结果验证了所提的新型高压直流断路器及其控制策略的可行性和有效性。

摘要：模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在直流电网中具有较大的应用潜力。当前各类MMC拓扑中,半桥型MMC具有最佳的经济效益,但缺乏直流故障清除能力。目前主要有两种直流故障清除方法:一种是采用具有直流故障清除能力的子模块,但会引入额外的功率损耗,同时,需要通过闭锁MMC来达到清除直流故障的目的;另一种是采用混合式高压直流断路器,它具有快速隔离直流故障的能力,但投资费用较大。为有效解决上述弊端,提出一种组合式高压直流断路器,并对其控制时序进行了研究。组合式直流断路器以混合式直流断路器为设计背景,对其主要设备进行重新配置并加以改进,更加适用于多端柔性直流输电系统及直流电网。在保证同等直流故障处理能力的前提下,相比混合式高压直流断路器,其投资成本大幅度降低。为验证组合式直流断路器的有效性,在PSCAD/EMTDC内建立了一个三端单极直流网络模型。仿真结果验证了组合式直流断路器在隔离直流线路故障方面的可行性和有效性。

摘要：在接地极计算中,需要计算的不仅仅是接地极附近的电流场,由电流场引发的温度场也需要同时计算。为此,介绍了采用有限体积法的特高压直流输电接地极稳态温度场计算方法。首先将场域在3维空间内划分为若干个互不重叠的单元,每个单元用中心点代替;然后根据热平衡方程,推导出描述温度场的离散方程组;最后求解方程,得到场域内所有节点的温度,从而获得稳态温度场中的最高温度。在对同1个模型的稳态温度场计算中,通过比较该算法以及MATLAB计算结果,验证了有限体积法的正确性。将该算法用于实际工程中接地极稳态温度场的计算,通过对比若干组计算结果,得到了土壤最高稳态温升与接地电阻的平方、入地电流的平方成正比,与土壤热导率成反相关的结论。最后对于实际工程的应用中,提出通过减小接地极的接地电阻来减小土壤最高稳态温升的合理建议。