基于可控电网换相型换流器(controllable line commutated converter,CLCC)的高压直流输电技术避免了常规直流换相失败问题,为高压直流馈入电网提供了崭新途径。文章揭示CLCC高压直流输电系统的故障响应机理,对比CLCC与电网换相型换流...基于可控电网换相型换流器(controllable line commutated converter,CLCC)的高压直流输电技术避免了常规直流换相失败问题,为高压直流馈入电网提供了崭新途径。文章揭示CLCC高压直流输电系统的故障响应机理,对比CLCC与电网换相型换流器、电压源型换流器等直流输电技术的功率特性差异。针对CLCC可控换流的技术特点,提出一种基于最大触发角提升的CLCC优化控制方法,改善了CLCC的故障响应特性,提升了受端电网交流电压的恢复速度。最后,基于PSD-PSModel电力系统仿真软件,建立送受端电网机电暂态和CLCC直流电磁暂态的混合仿真模型,验证理论分析的准确性和优化控制的有效性。展开更多
为提高电网换相换流器(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)在严重故障情况下抵御换相失败的能力,提出了一种基于全控阻容子模块(fully controlled resistance-capacitance sub-module,FCRM)的电网换相换...为提高电网换相换流器(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)在严重故障情况下抵御换相失败的能力,提出了一种基于全控阻容子模块(fully controlled resistance-capacitance sub-module,FCRM)的电网换相换流器拓扑方案,通过提供换相电压支撑,限制故障电流,提高了系统抵御换相失败的能力。首先提出FCRM的基本结构和工作模式,分析基于FCRM的电网换相换流器抵御换相失败的作用原理,然后研究故障态FCRM的作用机理和开关器件电气应力。通过对阻尼电阻能量耗散进行计算,提出阻尼电阻的设计原则。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,在严重故障下,FCRM电压电流应力满足器件要求,基于FCRM的电网换相换流器可以快速完成换相,增强系统的换相失败免疫能力。展开更多
结合自定义γ角测量原理和增强型电网换相换流器(evolutional line commutated converter,ELCC)的工作状态,设计了ELCC的关断角测量方法和控制输出流程。在PSCAD/EMTDC中建立了具备关断角测量输出模块的新ELCC模型,并与CIGRE标准测试模...结合自定义γ角测量原理和增强型电网换相换流器(evolutional line commutated converter,ELCC)的工作状态,设计了ELCC的关断角测量方法和控制输出流程。在PSCAD/EMTDC中建立了具备关断角测量输出模块的新ELCC模型,并与CIGRE标准测试模型在暂态和稳态等不同条件下进行了仿真对比。结果表明,新ELCC模型与CIGRE标准测试模型在稳态工况下具备高度的等价性;在故障期间,新ELCC模型较CIGRE标准测试模型具备更强的交流侧单相故障抵御能力,有效地防止了换相失败的发生。验证了ELCC关断角测量输出模块的准确性,也为换流阀拓扑改造设计提供了参考。展开更多
电网换相换流器(Line Commutated Converter,LCC)作为技术性能优越的电力电子装置,可广泛应用于车辆、飞机、船舶、雷达站供电等军用电力系统领域。以可为军用雷达站、军事基地供电的基于电网换相换流器型高压直流输电(Line Commutated ...电网换相换流器(Line Commutated Converter,LCC)作为技术性能优越的电力电子装置,可广泛应用于车辆、飞机、船舶、雷达站供电等军用电力系统领域。以可为军用雷达站、军事基地供电的基于电网换相换流器型高压直流输电(Line Commutated Converter Based High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)系统为例,基于开关函数模型,推导建立了包含LCC整流站、LCC逆变站和直流线路的双端LCC-HVDC系统小信号模型,并与PSCAD/EMTDC详细电磁暂态模型进行对比,验证了所建立小信号模型的准确性;对比分析了考虑交流侧特征谐波分量与仅考虑交流侧基频分量的LCC-HVDC小信号模型的差异。所得研究成果可为向军用电力系统供电的LCC-HVDC系统的控制参数选取及小干扰稳定性分析提供模型基础。展开更多
为彻底解决电网换相换流器高压直流输电系统(line-commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的换相失败问题,提出晶闸管器件型桥臂复用式新型换流器(thyristor-based arm multiplexing converter topology,TMC...为彻底解决电网换相换流器高压直流输电系统(line-commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的换相失败问题,提出晶闸管器件型桥臂复用式新型换流器(thyristor-based arm multiplexing converter topology,TMC)。三相桥臂与复用桥臂之间通过阀组跨接电容和避雷器,构建输出电压可控、换相阻抗可调的辅助换流单元,通过电容完全补偿和避雷器能量转移为换流阀提供足够换相支撑。基于桥臂换相顺序提出分时段触发复用桥臂的换流阀预充电、正常换相和强迫关断协同控制策略。设计跨接电容和避雷器及复用桥臂的电气参数。在PSCAD/EMTDC中搭建整流侧为LCC、逆变侧为TMC的直流输电系统(LCC-TMC HVDC),仿真研究单相和三相金属性接地故障下的系统暂态特性。结果表明,所提出的拓扑结构可以彻底抑制换相失败;同时,采用所设计的参数和协调控制策略,换流阀晶闸管及辅助换相元件电压/电流应力也均在设计允许范围内。展开更多
交直流电网混联,大规模电力跨区输送成为我国电力系统的主要特点。电网换相换流器型直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)是我国交直流混联电网的主要组成部分,为实现交直流混联电网快速、准确仿...交直流电网混联,大规模电力跨区输送成为我国电力系统的主要特点。电网换相换流器型直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)是我国交直流混联电网的主要组成部分,为实现交直流混联电网快速、准确仿真,该文对现有的LCC-HVDC换流器建模方法进行了分析与总结,对其优缺点进行评述,并根据作者观点,提出可进一步研究的内容:在仿真规模较大的交直流混联电网时,可用开关函数对LCC-HVDC进行建模,但模型准确度需要提升;多条LCC-HVDC输电线路的仿真可使用换流器级别模型与换流阀级别模型进行组合仿真;不同精细程度模型之间的数据接口要进行优化设计。展开更多
传统高压直流输电系统逆变侧发生交流故障时,换流阀晶闸管的关断特性会随正向电流、电流过零点下降率和结温等外部条件的改变而动态变化,而现有研究多将晶闸管视为理想器件或仅保留一定的关断裕度,很可能会导致换相失败判别结果不准确...传统高压直流输电系统逆变侧发生交流故障时,换流阀晶闸管的关断特性会随正向电流、电流过零点下降率和结温等外部条件的改变而动态变化,而现有研究多将晶闸管视为理想器件或仅保留一定的关断裕度,很可能会导致换相失败判别结果不准确等问题。为掌握晶闸管关断特性的动态变化对换相失败评估准确性的影响,首先从理论上分析晶闸管关断特性影响换相过程的机理;然后考虑多维因素综合作用下的晶闸管关断特性,提出并建立换流阀动态关断模型,通过与SABER中晶闸管详细物理模型对比验证关断模型的正确性;最后在PSCAD/EMTDC中分别对比采用换流阀动态关断模型和采用传统模型的基于电网换相换流器的高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)在单相和三相故障情况下的换相失败判别结果。结果表明,采用传统模型可能会在未发生换相失败时判断为已发生换相失败,对系统提出更高的关断要求,还可能会导致换相失败发生时刻判断不准确的问题;采用所提出的换流阀动态关断模型,能够使换相失败的判别结果更加准确。展开更多
为了解决现有电网换相换流器（LCC）与模块化多电平换流器（MMC）组成的混合高压直流（HVDC）输电系统采用半桥MMC时不具有直流侧故障清除能力、采用全桥MMC时成本过高的问题,提出了一种使用新型的电流单向型MMC与LCC连接构成的混合直...为了解决现有电网换相换流器（LCC）与模块化多电平换流器（MMC）组成的混合高压直流（HVDC）输电系统采用半桥MMC时不具有直流侧故障清除能力、采用全桥MMC时成本过高的问题,提出了一种使用新型的电流单向型MMC与LCC连接构成的混合直流输电系统。构建了单极800 k V/2 500 MW的双端系统模型,对其启动过程、典型故障过程和功率反转过程进行了仿真,结果表明提出的混合系统具有可行性、直流故障清除能力、短时无功支撑能力和双向功率传输能力。展开更多
文摘基于可控电网换相型换流器(controllable line commutated converter,CLCC)的高压直流输电技术避免了常规直流换相失败问题,为高压直流馈入电网提供了崭新途径。文章揭示CLCC高压直流输电系统的故障响应机理,对比CLCC与电网换相型换流器、电压源型换流器等直流输电技术的功率特性差异。针对CLCC可控换流的技术特点,提出一种基于最大触发角提升的CLCC优化控制方法,改善了CLCC的故障响应特性,提升了受端电网交流电压的恢复速度。最后,基于PSD-PSModel电力系统仿真软件,建立送受端电网机电暂态和CLCC直流电磁暂态的混合仿真模型,验证理论分析的准确性和优化控制的有效性。
文摘为提高电网换相换流器(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)在严重故障情况下抵御换相失败的能力,提出了一种基于全控阻容子模块(fully controlled resistance-capacitance sub-module,FCRM)的电网换相换流器拓扑方案,通过提供换相电压支撑,限制故障电流,提高了系统抵御换相失败的能力。首先提出FCRM的基本结构和工作模式,分析基于FCRM的电网换相换流器抵御换相失败的作用原理,然后研究故障态FCRM的作用机理和开关器件电气应力。通过对阻尼电阻能量耗散进行计算,提出阻尼电阻的设计原则。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,在严重故障下,FCRM电压电流应力满足器件要求,基于FCRM的电网换相换流器可以快速完成换相,增强系统的换相失败免疫能力。
文摘结合自定义γ角测量原理和增强型电网换相换流器(evolutional line commutated converter,ELCC)的工作状态,设计了ELCC的关断角测量方法和控制输出流程。在PSCAD/EMTDC中建立了具备关断角测量输出模块的新ELCC模型,并与CIGRE标准测试模型在暂态和稳态等不同条件下进行了仿真对比。结果表明,新ELCC模型与CIGRE标准测试模型在稳态工况下具备高度的等价性;在故障期间,新ELCC模型较CIGRE标准测试模型具备更强的交流侧单相故障抵御能力,有效地防止了换相失败的发生。验证了ELCC关断角测量输出模块的准确性,也为换流阀拓扑改造设计提供了参考。
文摘电网换相换流器(Line Commutated Converter,LCC)作为技术性能优越的电力电子装置,可广泛应用于车辆、飞机、船舶、雷达站供电等军用电力系统领域。以可为军用雷达站、军事基地供电的基于电网换相换流器型高压直流输电(Line Commutated Converter Based High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)系统为例,基于开关函数模型,推导建立了包含LCC整流站、LCC逆变站和直流线路的双端LCC-HVDC系统小信号模型,并与PSCAD/EMTDC详细电磁暂态模型进行对比,验证了所建立小信号模型的准确性;对比分析了考虑交流侧特征谐波分量与仅考虑交流侧基频分量的LCC-HVDC小信号模型的差异。所得研究成果可为向军用电力系统供电的LCC-HVDC系统的控制参数选取及小干扰稳定性分析提供模型基础。
文摘为彻底解决电网换相换流器高压直流输电系统(line-commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的换相失败问题,提出晶闸管器件型桥臂复用式新型换流器(thyristor-based arm multiplexing converter topology,TMC)。三相桥臂与复用桥臂之间通过阀组跨接电容和避雷器,构建输出电压可控、换相阻抗可调的辅助换流单元,通过电容完全补偿和避雷器能量转移为换流阀提供足够换相支撑。基于桥臂换相顺序提出分时段触发复用桥臂的换流阀预充电、正常换相和强迫关断协同控制策略。设计跨接电容和避雷器及复用桥臂的电气参数。在PSCAD/EMTDC中搭建整流侧为LCC、逆变侧为TMC的直流输电系统(LCC-TMC HVDC),仿真研究单相和三相金属性接地故障下的系统暂态特性。结果表明,所提出的拓扑结构可以彻底抑制换相失败;同时,采用所设计的参数和协调控制策略,换流阀晶闸管及辅助换相元件电压/电流应力也均在设计允许范围内。
文摘交直流电网混联,大规模电力跨区输送成为我国电力系统的主要特点。电网换相换流器型直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)是我国交直流混联电网的主要组成部分,为实现交直流混联电网快速、准确仿真,该文对现有的LCC-HVDC换流器建模方法进行了分析与总结,对其优缺点进行评述,并根据作者观点,提出可进一步研究的内容:在仿真规模较大的交直流混联电网时,可用开关函数对LCC-HVDC进行建模,但模型准确度需要提升;多条LCC-HVDC输电线路的仿真可使用换流器级别模型与换流阀级别模型进行组合仿真;不同精细程度模型之间的数据接口要进行优化设计。
文摘传统高压直流输电系统逆变侧发生交流故障时,换流阀晶闸管的关断特性会随正向电流、电流过零点下降率和结温等外部条件的改变而动态变化,而现有研究多将晶闸管视为理想器件或仅保留一定的关断裕度,很可能会导致换相失败判别结果不准确等问题。为掌握晶闸管关断特性的动态变化对换相失败评估准确性的影响,首先从理论上分析晶闸管关断特性影响换相过程的机理;然后考虑多维因素综合作用下的晶闸管关断特性,提出并建立换流阀动态关断模型,通过与SABER中晶闸管详细物理模型对比验证关断模型的正确性;最后在PSCAD/EMTDC中分别对比采用换流阀动态关断模型和采用传统模型的基于电网换相换流器的高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)在单相和三相故障情况下的换相失败判别结果。结果表明,采用传统模型可能会在未发生换相失败时判断为已发生换相失败,对系统提出更高的关断要求,还可能会导致换相失败发生时刻判断不准确的问题;采用所提出的换流阀动态关断模型,能够使换相失败的判别结果更加准确。
文摘为了解决现有电网换相换流器（LCC）与模块化多电平换流器（MMC）组成的混合高压直流（HVDC）输电系统采用半桥MMC时不具有直流侧故障清除能力、采用全桥MMC时成本过高的问题,提出了一种使用新型的电流单向型MMC与LCC连接构成的混合直流输电系统。构建了单极800 k V/2 500 MW的双端系统模型,对其启动过程、典型故障过程和功率反转过程进行了仿真,结果表明提出的混合系统具有可行性、直流故障清除能力、短时无功支撑能力和双向功率传输能力。
