电压源换流器

摘要： 针对目前应用于直流配电网领域的DC/DC换流器造价高、控制复杂以及不具备直流短路故障穿越能力的缺点,为了实现不同电压等级直流分布式负荷有效接入直流配电网,提出了一种混合DC/DC换流器拓扑,采用电流源换流器(current source converter, CSC)连接直流电网,电压源换流器(voltage source converter, VSC)连接直流分布式负荷。提出的换流器拓扑具有结构简单、控制方式灵活以及具备直流短路故障穿越能力的优点。在分析换流器数学模型和运行约束条件的基础上,给出了换流器的参数设计方法,提出了一种CSC侧功率闭环控制,VSC侧交流电压幅值闭环控制的DC/DC换流器闭环控制策略。最后,在RTDS半实物仿真平台上搭建了1 MW/2 000 V/750 V混合DC/DC换流器试验模型,开展了额定运行工况、功率变化工况和直流短路工况试验。额定运行工况试验结果表明提出的拓扑可以实现1 MW额定功率的运行,功率变化工况试验结果表明提出的拓扑可以实现功率由1 MW到-1 MW的平滑反转,直流短路工况试验结果表明换流器能够平稳穿越直流短路故障。

摘要： 由于LCL滤波器相比于L滤波器有更好的高频滤波功能以及更低的价格成本,逐渐受到广泛应用。但是当前基于LCL型电压源换流器(VSC)的±10 kV柔性直流配电网故障机理还尚未进行过深入讨论。针对"手拉手"式的±10 kV柔性直流配电网,先给出了LCL型VSC应用在柔性直流配电网中的控制模型,之后详细分析了在直流故障下柔性直流配电网的暂态特性,并研究了接地方式、IGBT闭锁与否以及线路阻抗大小对故障情况的影响,最后通过仿真模型证明了理论分析的正确性。

摘要： 海上风资源丰富,年利用小时数高。因此,开发海上风力发电成为风力发电的大趋势。对国内外海上风电发展现状进行分析,从海上风电系统的整体结构出发,介绍了风电机组的发展。综述了海底集电系统的工作方式及其对应的多种结构,指出柔性直流输电(VSC-HVDC)技术在海上风电系统电能传输中应用的必要性。阐述了当前柔性直流送出工程中采用海上换流站集中换流方式存在的问题。将VSC-HVDC与传统的交直流输电技术进行了比较,提出了不同情况下的最佳输电选择。讨论了VSC-HVDC系统的核心部分———电压源换流器的选取,指出当前VSC-HVDC在海上风电并网中尚需解决的问题,并提出今后的研究方向与解决措施。展望了海上风电的未来发展趋势,为VSC-HVDC技术在海上风电中的发展和应用提供技术支持。

摘要： 本文着重研究基于同步旋转坐标系下电压源型高压直流输电的暂态数学模型,提出一种采用极点配置理论设计的电压源型高压直流输电系统的控制器。基于状态反馈线性化的逆系统方法,推导了电压源型高压直流输电系统的逆系统模型,并构造出伪线性系统,实现了对电压源型高压直流输电系统有功功率和无功功率的解耦,最后采用极点配置方法对该伪线性系统进行综合,设计了相应的控制器。仿真结果表明,基于逆系统理论采用极点配置方法设计的控制器在大扰动下的动态响应特性优良。

摘要： 模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种新型的电压源换流器,被广泛应用于直流输电领域。电容的电压平衡问题在MMC中非常重要,随着MMC子模块个数的增多,电容电压的平衡变得越来越困难。本文提出了一种基于BP-PID的双闭环控制策略,通过控制调制波来控制子模块的工作状态,用于解决MMC子模块电容电压不平衡的问题。本文在Matlab/Simulink中搭建了MMC仿真模型,仿真结果表明:所提出的双闭环控制策略可以有效解决MMC子模块电容电压不平衡的问题,并且该方法不需要进行电容电压排序,在实际应用中更为简单便捷。

摘要： 为提升混合直流输电系统模型的适应性和计算效率,提出一种基于电流源思想的混合直流输电系统机电暂态建模方法。由电网换流器(line commutated converter,LCC)、电压源换流器的准稳态模型推导其电流源模型,并通过差分化直流支路的微分方程,形成直流电网的通用化电流源模型。采用多速率混合积分算法分别求解交直流系统,并结合步长回退、积分方法切换等,解决LCC电流反向、开关闭合与开断等特殊情形下的数值问题。在国内通用的机电暂态仿真程序中实现了上述模型,并以白鹤滩-江苏混合直流输电工程为例,与电磁暂态仿真工具进行了对比测试。仿真结果验证了该方法的有效性和准确性。该方法较好地平衡了仿真精度和计算速度的矛盾,为提升大规模交直流混联电网的仿真能力提供了有力工具。

摘要： 直流配电网故障定位是排查故障、保障线路安全和保证供电质量的关键.文中研究了现今直流微网中的故障定位技术,在基于电压源换流器的直流微网中分析了单极故障和极间短路故障时的故障响应特性,提出了一种利用换流器出口侧电容放电过程,提取其中的故障电压电流信息计算线路电感值从而确定出故障位置的新方法.根据电压关系将故障过程分段,利用暂态电流的变化率进行故障选线,再根据故障电路的二阶响应过程,确定出故障位置.在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证,结果表明,定位算法能够准确识别出故障类型以及故障线路并精确定位出故障位置.极间短路故障的定位误差在0.5％以内,单极接地故障的定位误差在3％以内.

摘要： 基于序阻抗模型的稳定性理论在并网电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)系统稳定性分析中得到了广泛应用.为了更准确地描述VSC的外部阻抗特征,提高稳定性分析的准确性,文章将锁相环和直流母线的非理想特性引入到VSC序阻抗建模过程中.首先,分析了这二者对序阻抗的影响,指出这二者使得序阻抗中含有频率耦合项.在此基础上,建立了考虑该频率耦合特性的VSC序阻抗模型,通过仿真验证了模型的准确性.随后,根据该模型研究了锁相环和直流电压控制器参数对耦合项的影响,结果表明频率耦合现象在低频段较为明显,可通过适当选取参数降低耦合强度.

摘要： 介绍了MMC的拓扑结构和基本运行原理,对MMC的调制算法和子模块电容电压的均衡策略进行了分析,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,在不同运行条件下进行仿真分析,通过仿真结果验证MMC调制策略的可行性和正确性.

摘要： 为了准确分析电压源换流器(voltage source converter,VSC)中稳态谐波特性,基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,在稳态运行点处建立了小信号VSC-HSS模型,推导了 VSC-HSS的谐波传递函数矩阵.VSC-HSS模型计算结果得到的时域波形及频域谐波含量与仿真结果一致,谐波传递函数得到的耦合导纳反映了 VSC换流器的谐波耦合特性.VSC-HSS模型具有传统建模方法不具有的描述谐波分量的特性,谐波传递函数可用于分析稳态下换流器输入中含平衡或不平衡谐波时的谐波特性,方法可推广到各类电力电子换流器的谐波特性分析中.

摘要： 随着厦门柔性直流输电工程的建成投运,福建电网形成了以柔性直流输电通道与交流输电通道环网运行的交直流混联电网.为解决含柔性直流的交直流混联电网的电压无功优化控制问题,本文提出了一个含电压源换流器的电压无功优化模型,并采用分支定界法及原对偶内点法求解.所提模型及求解方法已实际应用于福建电网自动电压控制系统,实现了对辖区范围内机组、容抗器、有载调压抽头、电压源换流器等各类无功电压调节设备的综合优化控制.

摘要： 柔性直流的快速响应特性有助于提升交直流混合系统故障越限校正控制速度,提出了含电压源换流器(voltage source converter,VSC)柔性直流的交直流混合系统故障越限校正控制策略计算方法,考虑电网中不同设备的控制特性和系统安全约束,基于优化方法建立校正控制模型,通过调整发电机组、电容器、主变分接头以及柔性直流系统控制值,消除交直流系统故障后越限,并根据校正控制特性,将问题分解为有功子模型和无功子模型交替迭代求解,对单一越限和多重越限均具有良好的适应性.IEEE14节点系统测试算例以及实际电网算例验证了方法的有效性.

摘要： 基于电压源换流器的高压直流输电技术(voltage source converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)在风电场并网、电网互联、孤岛和弱电网供电及城市供电等多方面得到广泛应用.本文建立了VSC-HVDC稳态模型,完成并分析了含VSC-HVDC的潮流计算,并对不同的换流站损耗模型进行了对比分析.

摘要： 原对偶内点法在求解含电压源换流器的高压输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统最优潮流(optimal power flow,OPF)问题时,有较高的效率与准确性,但是无法很好的解决含离散变量的OPF(如无功优化),而智能算法在解决此类问题时易于陷入局部最优解,同时计算时间过长.因此提出一种含离散惩罚函数的混合内点法算法.算法的主要思想是以内点法为框架,对连续变量进行优化,在当对偶间隙小于一定值时,对离散量的计算中引入罚函数,同时随着迭代量差值的变化随时调整罚函数的罚因子的大小.通过算例表明,该算法稳定性高,寻优能力强,能够很好的解决含VSC-HVDC交直流系统的离散变量的优化问题.

摘要： 基于电压源换流器高压直流输电系统(Voltage Source Converter based HVDC,VSC-HVDC)的交直流系统由于VSC-HVDC系统的引入而改变了传统交流输电网的结构和故障特性,从而可能带来对距离保护的影响.本文分析了电压源换流器高压直流系统的整流站侧和逆变站侧的弱电源特性,以及由此导致的距离保护测量阻抗的变化对交流系统距离保护的影响.最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件仿真分析了基于电压源换流器高压直流输电系统的引入影响交流系统距离保护的正确动作的情况.

摘要： 全球能源互联网的提出,对微网并网技术的要求更加严格.本文通过分析微网并网前后的要求及其并网运行的特点,在深入研究电压源换流器(VSC)技术的基础上,提出开展将背靠背VSC技术用于微网并网的研究.研究表明,将背靠背模式的VSC装置用于微网并网开关,可以快速并网、冲击小,具有良好的隔离性,有功、无功独立灵活控制,稳定微网电压,增强微网运行的稳定性,提高电能质量.

摘要： 随着全球清洁能源大规模开发,将形成全球广泛互联的能源网络,在区域内将呈现出高比例可再生能源的特征.特高压输电是构建全球能源互联网、输送大规模可再生能源的关键技术;而对于区域内高比例可再生能源的并网和消纳问题,直流电网技术将是有效的技术手段.许多国家和地区都制定了直流电网的相关规划,提出了直流电网构建的相关构想.而构建直流电网将面临许多挑战,需要研制高压大容量电压源换流器、高压直流断路器、大容量DC/DC变换器、高压直流电缆等核心装备,突破实时及离线仿真、控制、保护、安全可靠性评估等关键技术,制定直流电网标准体系.rn 本文基于直流电网的特点,详细调研和总结了直流电网关键技术和核心设备的最新研究进展,提出了构建直流电网面临的挑战和直流电网技术的未来发展方向,对未来直流电网的构建进行展望,指出未来将形成支撑直流电网构建的基础理论体系,突破高可靠性、多电压等级的直流电网构建的核心设备,在高比例可再生能源区域内将形成基于柔性直流技术的直流电网,解决大规模可再生能源的汇集和消纳问题.

摘要： 针对传统下垂控制方式无法根据电压与功率偏差的变化调节下垂控制系数大小的问题,提出了一种运用模糊推理改变下垂控制系数的方法.在分析VSC换流站数学模型与控制策略的基础上,考虑了VSC采用下垂控制策略时交直流节点的控制特性,基于模糊下垂理论确定了VSC-HVDC系统潮流模型的计算流程.并进一步提出了VSC-HVDC系统模糊下垂控制改进潮流算法,实现了对VSC直流侧电压与有功功率偏差的调节.最后通过算例验证了所提模糊下垂控制算法能够减小4～5倍直流系统迭代过程中的功率与电压偏差,具备更强的收敛性与可行性.

摘要： 针对传统下垂控制方式无法根据电压与功率偏差的变化调节下垂控制系数大小的问题,提出了一种运用模糊推理改变下垂控制系数的方法.在分析VSC换流站数学模型与控制策略的基础上,考虑了VSC采用下垂控制策略时交直流节点的控制特性,基于模糊下垂理论确定了VSC-HVDC系统潮流模型的计算流程.并进一步提出了VSC-HVDC系统模糊下垂控制改进潮流算法,实现了对VSC直流侧电压与有功功率偏差的调节.最后通过算例验证了所提模糊下垂控制算法能够减小4～5倍直流系统迭代过程中的功率与电压偏差,具备更强的收敛性与可行性.

摘要： 针对传统下垂控制方式无法根据电压与功率偏差的变化调节下垂控制系数大小的问题,提出了一种运用模糊推理改变下垂控制系数的方法.在分析VSC换流站数学模型与控制策略的基础上,考虑了VSC采用下垂控制策略时交直流节点的控制特性,基于模糊下垂理论确定了VSC-HVDC系统潮流模型的计算流程.并进一步提出了VSC-HVDC系统模糊下垂控制改进潮流算法,实现了对VSC直流侧电压与有功功率偏差的调节.最后通过算例验证了所提模糊下垂控制算法能够减小4～5倍直流系统迭代过程中的功率与电压偏差,具备更强的收敛性与可行性.

摘要： 一种电压源型换流器定直流电压控制器参数的计算方法，所述电压源型换流器等值模型包括三相等效电源电压、电网等效电阻、电网等效电感与电压源型换流器，其特征在于，所述方法包括如下步骤：I、建立电压源型换流器的简化等效模型；II、建立所述等效模型的电磁暂态模型；III、求所述电压源型换流器的有功功率小干扰线性化模型；IV、建立所述电压源型换流器小干扰线性化戴维南等效模型；V、建立电压源型换流器定直流电压控制器的等效直流系统模型和等效直流系统小干扰模型；VI、计算电压源型换流器定直流电压控制器的参数；本发明建立电压源型换流器定直流电压控制器的等效直流系统小干扰模型，降低了系统阶数，提高了控制器参数的精度。

摘要： 一种高电压干式电抗器，经由第一端子(A)串联连接至AC供电电压并经由第二端子(B)串联连接至高电压换流器(1)的AC相位端子，该电抗器包括由绝缘导线制成的圆柱形线圈(14)。为了保护电抗器(5)免遭DC电场破坏，电抗器(5)还包括金属或者抗静电屏蔽罩，其连接至与换流器(1)相同的DC电位。

摘要： 本发明公开了一种电压源型换流器子模块单元及其组成的模块化多电平换流器，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和分别与各开关管反向并联的二极管，还包括第一直流支撑电容、第二直流支撑电容、旁路开关和二次控制保护单元；第一开关管与第二开关管串联后与第一直流支撑电容并联；第四开关管、第五开关管串联后与第二直流支撑电容并联；第三开关管上串联一个二极管后与第一直流支撑电容并联；二次控制保护单元分别与第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和旁路开关相连。本发明在直流系统发生直流短路故障时，通过自身开关管闭锁迅速切断故障电流回路，实现对换流站设备的保护。

摘要： 一种电压源型换流器定直流电压控制器参数的计算方法，所述电压源型换流器等值模型包括三相等效电源电压、电网等效电阻、电网等效电感与电压源型换流器，其特征在于，所述方法包括如下步骤：I、建立电压源型换流器的简化等效模型；II、建立所述等效模型的电磁暂态模型；III、求所述电压源型换流器的有功功率小干扰线性化模型；IV、建立所述电压源型换流器小干扰线性化戴维南等效模型；V、建立电压源型换流器定直流电压控制器的等效直流系统模型和等效直流系统小干扰模型；VI、计算电压源型换流器定直流电压控制器的参数；本发明建立电压源型换流器定直流电压控制器的等效直流系统小干扰模型，降低了系统阶数，提高了控制器参数的精度。

摘要： 一种高电压干式电抗器，经由第一端子(A)串联连接至AC供电电压并经由第二端子(B)串联连接至高电压换流器(1)的AC相位端子，该电抗器包括由绝缘导线制成的圆柱形线圈(14)。为了保护电抗器(5)免遭DC电场破坏，电抗器(5)还包括金属或者抗静电屏蔽罩，其连接至与换流器(1)相同的DC电位。

摘要： 本发明涉及一种使用添加了至少一个奇次谐波分量的基本参考波形来控制基于单元的电压源换流器的方法、控制装置和计算机程序产品。本发明还涉及这样的电压源换流器。控制装置(12)包括：调整因子确定部件(14)，该调整因子确定部件基于电压源换流器的操作数据(ω1、N、Cc、P，公式I)针对要被添加到基本参考波形的至少一个谐波分量来确定调整因子(δ)；以及控制部件(18)，该控制部件：确定至少一个奇次谐波分量，将以调整因子进行了相位偏移的奇次谐波分量添加到基本参考波形，且使用具有所添加的谐波分量的基本参考波形来控制(CTRL)电压源换流器。

摘要： 本发明公开了一种变下限电压的电压源换流器的无功控制系统及方法，该方法包括以下步骤:先对电压源换流器的交流侧进行变下限电压控制而获得第一输出电流值，对电压源换流器的交流侧进行定无功功率控制而获得第二输出电流值，以及对电压源换流器的交流侧进行定上限电压控制而获得第三输出电流值；选择第二输出电流值和第三输出电流值中较小的电流值作为第一参考电流值，将第一参考电流值和第一输出电流值进行比较，选择第一参考电流值和第一输出电流值中较大的电流值作为电压源换流器的无功电流参考值。本发明能够有效抑制交流电压的波动，提高与电压源换流器相连的交流电网的运行稳定性。

摘要： 在高电压直流(HVDC)电力传输网络的领域中，一种控制电压源换流器(10)的方法，所述电压源换流器(10)包括对应于所述换流器的相应相(A、B、C)的至少一个换流器分支(12A，12B，12C)，其中所述或每一换流器分支(12A，12B，12C)在第一与第二DC端子(14，16)之间延伸且包括被AC端子(18A，18B，18C)分隔开的第一与第二分支部分(12A+，12A‑，12B+，12B‑，12C+，12C‑)，且所述分支部分(12A+，12A‑，12B+，12B‑，12C+，12C‑)中的每一个包括可操作以提供步进可变电压源的链节换流器(20A+，20A‑，20B+，20B‑，20C+，20C‑)，所述方法包括以下步骤：(a)针对所述或每一换流器分支(12A，12B，12C)获得所述对应换流器分支(12A，12B，12C)需要跟踪的相应AC电流需求相波形(I

摘要： 本申请涉及一种电压源换流器单元的在线投入方法，所述电压源换流器单元包括电压源换流器以及并联连接于所述电压源换流器的直流侧的旁路开关，其中所述电压源换流器单元在线投入之前，所述旁路开关处于闭合状态，所述方法包括：在所述电压源换流器的直流电压参考值上叠加谐波电压量；当流过所述旁路开关的电流出现满足预定要求的过零点时，断开所述旁路开关。

摘要： 本实用新型涉及电压源换流器模块和换流器。该电压源换流器模块(1)，包括电荷存储器(14)和与该电荷存储器相连的、具有集电极(8k)、栅极(8g)和发射极(8e)的半导体开关(8)，其中半导体开关(8)的集电极‑发射极线路接入到在换流器模块(1)的第一和第二交流电流接头(2,4)之间的电流路径(16)，其中能够经由旁路开关(20)连接交流电流接头(2,4)，在故障情况下应当最小化损坏并且允许多级换流器继续运行，而不必为此使用极其快速的旁路开关。为此，半导体开关(8)的集电极(8k)和栅极(8g)通过电路装置(22)连接，该电路装置构造为，使得其在高于预定的电压阈值时导通。