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
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
串联电压换相换流器(series voltage commutation converter,SVCC)是一种可以有效抑制高压直流输电换相失败的新型换流拓扑,但当交流系统故障程度超过SVCC抑制范围时,直流电流将急剧上升,对SVCC子模块中的绝缘栅双极型晶体管(insulated ...串联电压换相换流器(series voltage commutation converter,SVCC)是一种可以有效抑制高压直流输电换相失败的新型换流拓扑,但当交流系统故障程度超过SVCC抑制范围时,直流电流将急剧上升,对SVCC子模块中的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)造成较大电流冲击,亟需研究应对措施减轻换相失败后IGBT所承受的电流应力。为此,提出了一种改进型串联电压换相换流器(improved-series voltage commutation converter,I-SVCC)拓扑,通过控制子模块6种工作状态的灵活切换,可实现对阀组的辅助换相;并在换相失败发生后,能够迅速将子模块电容从换相回路中切除,避免了子模块电容的故障过压问题,同时还降低了换相失败后故障电流对子模块中各IGBT的冲击,提升了其工程实用性。此外,还针对I-SVCC设计了系统换相失败后子模块的重新投入策略,使得I-SVCC具备了后续换相失败抑制能力。最后,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了模型进行验证,结果证明了I-SVCC在降低IGBT峰值电流和抑制后续换相失败方面的有效性。展开更多
为解决交直流混联系统暂态响应难以快速精确求解的问题,文中基于动态相量法基本原理,对电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)全系统进行详细的建模推导。首先建立含锁相环的...为解决交直流混联系统暂态响应难以快速精确求解的问题,文中基于动态相量法基本原理,对电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)全系统进行详细的建模推导。首先建立含锁相环的换流器动态相量模型,通过将锁相环输出与改进开关函数相结合,准确还原换流器的工作过程,提高计算的速度和精度。随后,通过对直流线路和控制系统的精确建模,实现了系统的闭环计算。同时,针对逆变侧易出现的换相失败情况,提出复合判据和开关函数修正法对其进行快速判断和处理,拓展模型的适用性。将所建模型应用于CIGRE Benchmark标准直流系统,多故障类型下的仿真结果进一步证明了其相较于传统动态相量模型的优势。展开更多
在“沙戈荒”地区风电经电网换相高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)外送系统中,采用基于匹配控制的构网型直驱风机(matching control permanent magnet synchronous generator,MC-PM...在“沙戈荒”地区风电经电网换相高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)外送系统中,采用基于匹配控制的构网型直驱风机(matching control permanent magnet synchronous generator,MC-PMSG)可以提升送端电网的稳定性。然而,当MC-PMSG位于LCC-HVDC整流站近区时,系统的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)特性尚未明确。针对上述问题,该文采用模块化建模法建立MC-PMSG经LCC-HVDC送出系统的小信号模型,通过特征值法研究MC-PMSG与LCC-HVDC对系统各SSO模态的参与情况与系统运行方式变化对次同步振荡阻尼特性的影响,通过阻尼重构法分析LCC-HVDC并网对系统振荡风险的影响机理。研究结果表明,系统存在匹配控制型风机主导、LCC-HVDC参与的SSO模态,MC-PMSG与LCC-HVDC间的次同步交互作用为SSO提供负阻尼;当混合型风电场中的MC-PMSG占比增大、MC-PMSG风电场容量增大或短路比减小、LCC-HVDC定电流控制器的比例系数增大、风机网侧换流控制器外环积分系数减小、直流电容增大时,SSO阻尼增大。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真证明理论分析结果的有效性。展开更多
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。
文摘串联电压换相换流器(series voltage commutation converter,SVCC)是一种可以有效抑制高压直流输电换相失败的新型换流拓扑,但当交流系统故障程度超过SVCC抑制范围时,直流电流将急剧上升,对SVCC子模块中的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)造成较大电流冲击,亟需研究应对措施减轻换相失败后IGBT所承受的电流应力。为此,提出了一种改进型串联电压换相换流器(improved-series voltage commutation converter,I-SVCC)拓扑,通过控制子模块6种工作状态的灵活切换,可实现对阀组的辅助换相;并在换相失败发生后,能够迅速将子模块电容从换相回路中切除,避免了子模块电容的故障过压问题,同时还降低了换相失败后故障电流对子模块中各IGBT的冲击,提升了其工程实用性。此外,还针对I-SVCC设计了系统换相失败后子模块的重新投入策略,使得I-SVCC具备了后续换相失败抑制能力。最后,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了模型进行验证,结果证明了I-SVCC在降低IGBT峰值电流和抑制后续换相失败方面的有效性。
文摘为解决交直流混联系统暂态响应难以快速精确求解的问题,文中基于动态相量法基本原理,对电网换相换流器型高压直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)全系统进行详细的建模推导。首先建立含锁相环的换流器动态相量模型,通过将锁相环输出与改进开关函数相结合,准确还原换流器的工作过程,提高计算的速度和精度。随后,通过对直流线路和控制系统的精确建模,实现了系统的闭环计算。同时,针对逆变侧易出现的换相失败情况,提出复合判据和开关函数修正法对其进行快速判断和处理,拓展模型的适用性。将所建模型应用于CIGRE Benchmark标准直流系统,多故障类型下的仿真结果进一步证明了其相较于传统动态相量模型的优势。
文摘在“沙戈荒”地区风电经电网换相高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)外送系统中,采用基于匹配控制的构网型直驱风机(matching control permanent magnet synchronous generator,MC-PMSG)可以提升送端电网的稳定性。然而,当MC-PMSG位于LCC-HVDC整流站近区时,系统的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)特性尚未明确。针对上述问题,该文采用模块化建模法建立MC-PMSG经LCC-HVDC送出系统的小信号模型,通过特征值法研究MC-PMSG与LCC-HVDC对系统各SSO模态的参与情况与系统运行方式变化对次同步振荡阻尼特性的影响,通过阻尼重构法分析LCC-HVDC并网对系统振荡风险的影响机理。研究结果表明,系统存在匹配控制型风机主导、LCC-HVDC参与的SSO模态,MC-PMSG与LCC-HVDC间的次同步交互作用为SSO提供负阻尼;当混合型风电场中的MC-PMSG占比增大、MC-PMSG风电场容量增大或短路比减小、LCC-HVDC定电流控制器的比例系数增大、风机网侧换流控制器外环积分系数减小、直流电容增大时,SSO阻尼增大。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真证明理论分析结果的有效性。
