连接弱交流电网的柔性直流换流站外环控制器参数解析计算及其限制因素分析

柔直换流站连接弱交流电网的交流电压动态响应速度与交流电压控制器参数、短路比、稳态点和公共耦合接入点并联等效电容有关。针对柔直换流站连接弱交流电网外环控制器参数解析计算及其限制因素分析研究欠缺问题,该文在建立整个系统详细模型的基础之上,根据外环闭环传递函数零极点分布情况,分析影响系统动态响应速度和稳定性相关特征根的关键变量及其参与程度。其次,基于交流系统准稳态模型,推导外环控制器参数解析计算表达式,并对其选择范围进行了初步分析。再次,研究外环控制器参数、电流内环带宽、锁相环参数以及短路比对稳定性的影响,结果表明,外环带宽与锁相环带宽接近并不一定是诱导系统发生谐振失稳的因素,降低交流电压控制器和锁相环参数有利于提升柔直换流站运行于逆变状态下的稳定性。最后,通过电磁暂态仿真验证了参数计算与稳定性分析的正确性。

采用电流突变量夹角余弦的直流电网线路纵联保护方法

直流线路的保护是多端柔性直流电网发展面临的关键问题之一。文中针对现有纵联电流差动保护存在的问题,提出了一种采用电流突变量夹角余弦值的纵联保护方法,它利用线路两端电流突变量计算夹角余弦值从而进行区内、外故障判断。区内故障时,线路两端电流突变量方向相反,夹角余弦值为负值;区外故障时,线路两端电流突变量方向相同,夹角余弦值为正值。保护方法采用改进电压梯度法快速启动,并利用正、负极电压比值来识别故障极。仿真表明,所提出的保护方法不仅可以可靠识别区内、外故障,同时具有较强的耐过渡电阻能力且不易受线路分布电容电流的影响。

一种用于LCC–HVDC系统小干扰稳定性分析的改进动态相量模型

随着基于线路换相换流器的高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)技术的广泛应用,交流和直流、送端和受端之间的耦合日益紧密,交直流混联电网的稳定性问题日益突出。基于线性化模型的小干扰稳定性分析是研究交直流混联电网稳定性的重要手段。作为交直流混联电网中连接交直流的关键设备,LCC换流器的线性化模型十分重要。已有文献大多基于准稳态假设推导LCC换流器的时域线性化模型,这会在模型中引入误差。为此,提出了一种LCC换流器的改进动态相量模型,其考虑了换相过程中阀电流的实际正弦变化规律。首先基于该模型建立了典型的单极12脉动LCC-HVDC系统的时域线性化模型,然后通过电磁暂态仿真验证了模型的正确性,最后分析了整流侧控制器参数、逆变侧控制器参数和锁相环(phase-locked loop,PLL)参数对系统小干扰稳定性的影响。仿真和分析表明文中所提的改进动态相量模型相对未改进模型有较好的改进效果。

LCC-MMC串联型混合直流输电系统小信号建模

该文建立了整流侧为电网换相换流器(LCC)、逆变侧为LCC和模块化多电平换流器(MMC)串联的LCC-MMC串联型混合直流输电系统的小信号模型。首先,推导LCC的交直流侧等效电路和考虑内部动态特性的MMC的交直流侧等效电路;然后,基于等效电路构建系统整流侧模型和逆变侧模型,并对直流输电线路和控制系统进行建模,通过组合各个部分模型得到全系统模型;最后,通过线性化全系统模型得到全系统小信号模型。通过对比基于PSCAD/EMTDC搭建的电磁暂态模型验证小信号模型的准确性;基于小信号模型,分析MMC定直流电压控制参数、逆变侧LCC定直流电压控制参数、锁相环(PLL)参数和交流联络线参数对系统小信号稳定性的影响。该文所提出的LCC-MMC串联型混合直流输电系统的小信号模型可用于系统的小信号稳定性分析,从而为系统设计和参数选择提供有价值的参考。

具备自均压能力的模块化多电平换流器拓扑

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)中的子模块电容相互独立,电容电压的均衡完全依赖于均压控制,而均压控制的复杂程度又直接取决于MMC子模块数目,随着子模块数目的增加,均压控制对计算量和数据采集速度、精度的要求日趋严苛,由此带来了一系列子模块电容均压问题。为解决该问题,该文提出一种具备自均压能力的MMC拓扑,在保留MMC模块化特性的同时,在任意相邻子模块电容间增加了辅助均压回路,使得MMC在子模块投切过程中自发地实现电容电压的均衡。该文介绍所提出新型MMC拓扑的均压原理、调制策略、参数和阻尼电阻设计方法,并提出电容电压波动程度指标和集中程度指标,用于评估新型拓扑与传统半桥MMC拓扑的均压效果,通过PSCAD/EMTDC下的仿真结果验证所提出新型自均压拓扑和调制策略的有效性。