基于VSC的DCIPC阻尼系统功率振荡及限制短路电流的研究

作     者：严宇昕 

作者单位：东北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李娟

授予年度：2015年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：电压源型变换器 移相器 动态可控相间功率控制器 功率振荡 短路电流 

摘      要：柔性交流输电系统（FACTS）是建立在自动控制和电力电子技术基础上的一系列潮流控制设备。相间功率控制器（IPC）是近些年发展起来的FACTS控制器家庭中的一员，因其具有潮流控制、隔离故障等优良特性而日益受到重视。 相间功率控制器可以通过移相控制和电感电容参数控制实现功能，由于常规元件构成的IPC参数调节速度比较缓慢，为提高IPC的参数调节速度完善其运行特性，本文将常规IPC进行电子式改造，根据IPC和电压源型变换器（VSC）的基本原理、工作特性，将二者结合构成移相环节连续可调的动态可控相间功率控制器（DCIPC）。 通过参考电压值对VSC进行调节，进而改变电感和电容支路的注入电压，达到快速连续地改变IPC各支路移相角的目的，实现移相环节。建立了DCIPC移相角与联络线传输功率数学关系表达式，分析了移相角控制对联络线传输功率的调节作用，设计了以发电机角速度变化作为反馈控制信号产生VSC的移相电压，从而实现抑制功率振荡的控制。 该DCIPC的电感支路由晶闸管控制电抗器（TCR）代替，电容支路由晶闸管控制串联电容器（TCSC）容性微调模式构成，分析了TCR支路感抗和TCSC支路容抗对限制短路电流的作用，设计了以晶闸管触发角作为控制信号改变DCIPC等值参数，从而实现限制短路电流的控制。以两机系统经带DCIPC联络线相连为例，仿真验证了控制DCIPC的移相环节和等效参数可以实现阻尼系统功率振荡以及限制短路电流的作用。 在上述研究的基础上，从数学模型和控制机理的两个角度出发，分析了电压注入型相间功率控制器对线路传输功率和母线电压的调节作用。首先建立dq0坐标下的DCIPC数学模型;然后采用间接电流控制策略实现对电压源换流器的控制：通过对PWM调制比M及移相角δ进行控制，通过改变VSC注入电压实现线路传输功率及母线电压的调节;最后以经带DCIPC联络线相连的两机系统为例进行仿真分析，验证了电压注入型IPC具有连续有效调节线路功率和电压的功能。