基于VSC的柔性直流輸電技術研究

3 諧波分量分析

柔性直流型輸電系統(tǒng)影響供電電壓的質量，其主要的影響因素就是諧波分量。電壓源換流電路在正常工作時，其直流電壓一端和交流電壓一端會同時產(chǎn)生相應的諧波分量;當工作電壓不平衡時或交流供電系統(tǒng)發(fā)生不對稱的故障時，直流電壓一端和交流電壓一端會產(chǎn)生很多非特征要求的諧波分量，這將使電力系統(tǒng)產(chǎn)生大量的過電壓和過電流，最終影響電路和整個系統(tǒng)的正常運行與安全工作。

柔性直流型輸電系統(tǒng)的控制諧波分量的一個方法是在控制電力系統(tǒng)中采用 PWM技術。在開關的頻率要求相對較高的情況下，換流電路在比較高的開關頻率下工作，其輸出的交流電壓和交流電流中含有的低次諧波分量比較少，本文使用 12脈動換流裝置，同6脈動換流裝置相比較12脈動換流裝置諧波分量特性有很大的改善，目前換流站大部分只采用12脈動換流裝置作基本的換流單元。另一個方法就是在換流設備交流電一端裝配換流站交流濾波裝置，用來吸收諧波分量的電流，使流入交流供電系統(tǒng)的諧波電流變小，從而進一步的降低了諧波分量電壓。依據(jù)高電壓狀態(tài)直流型輸電系統(tǒng)的模型，利用濾波器的相關濾波特性進行了一定的研究。選取適當?shù)臑V波器設置參數(shù)，得出在ATP-EMTP環(huán)境下整流一端和逆變一端的電壓波形，如圖3和圖4所示：

從圖3和圖4可看出：電流轉換站在比較高的開關頻率下運行，在交流電壓一端和直流電壓一端裝設相應濾波設備后，其相應的輸出電壓含有低次諧波分量很少，較容易達到諧波分量標準，可基本正常工作。

4 不同狀態(tài)的故障分析

同傳統(tǒng)的直流輸電型輸電系統(tǒng)相比較，柔性直流型輸電系統(tǒng)還有另外一個顯著的優(yōu)點：連接兩個獨立交流系統(tǒng)的柔性直流型輸電系統(tǒng)，一端交流系統(tǒng)產(chǎn)生故障時，但并不影響另一端交流系統(tǒng)和換流電路設備的正常運行。

利用ATP-EMTP軟件仿真結果如下：

由圖5與圖6可看出：如果在一端交流系統(tǒng)出現(xiàn)單相的故障或遠端出現(xiàn)三相短路故障時，柔性直流輸電系統(tǒng)仍具備一定的有功功率傳輸能力。因此，在柔性直流型輸電的控制系統(tǒng)中，我們利用合理有效的控制來提高系統(tǒng)在出現(xiàn)故障情況時不間斷運行能力。

5 結 論

本文研究和總結了現(xiàn)有電壓源型供電基本模型，通過ATP。。EMTP軟件建立了基于VSC的柔性直流型輸電系統(tǒng)的基礎模型，對柔性直流型輸電系統(tǒng)交流端和直流端進行諧波分量分析、仿真分析及其相應的優(yōu)化，為交流端與直流端濾波系統(tǒng)的設計、PWM控制系統(tǒng)的設計及其優(yōu)化等提供有效的仿真。同時對VSC- HVDC輸電系統(tǒng)異常工作況下的仿真并進行了相應的分析，得出供電系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的運行特性，提出了相應的解決辦法，確保系統(tǒng)安全可靠運行。

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