电流源型HVDC基准系统建模与分析文献综述

 2022-11-25 16:44:37

文 献 综 述

1引言

我国地域辽阔, 能源分布及负荷分布都很不平衡, 我国的水力资源主要集中在西南诸省, 煤炭资源则主要集中在山西、陕西和内蒙古西部, 而负荷主要集中在东部沿海发达地区, 因此远距离大容量输电已成为不可回避的现实问题。而高压直流输电(HVDC) 技术的成功 应用之一就是远距离大容量输电,所以在建设直流输电系统前对其进行仿真是很有必要的。

2 国内外研究情况

目前主要采用的换向技术有三种:基于电网换相换流器的高压直流(line commutated converter high voltage direct current, LCC-HVDC)输电系统;基于电压源换流器的高压直流(voltage sourced converter high voltage direct current,VSC-HVDC)输电系统;结合 LCC 和 VSC 的混合高压直流(hybrid high voltage direct current,Hybrid HVDC)输电系统[1]。其中,由于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)提出使得VSC近年来获得了快速的发展。而LCC与MCC的换流器拓扑如图1和图2所示。

图1 LCC电路拓扑

图2MMC电路拓扑

但是这二者都有较大的缺点。对于LCC 系统,其采用晶闸管作为功率半导体开关器件,故而需要外部交流电为它源提供电压才能保证换流器正常运行,因而换流器工作没有独立性。所以它可能会发生换相失败的问题,也无法做到没有电网为其供电时做到黑启动的能力,更不易于做到孤立系统向外部输电以及孤岛供电。而VSC(MMC)系统具备功率四象限控制、有功无功解耦、电流及电压谐波较小等优点。但MMC因功率模块电容储能需求高且功率半导体器件数量大导致 MMC-HVDC 系统体积大、重量重、造价高。目前,国内外专家学者针对可以减少功率模块电容储能需求的 MMC已开展了一定研究,通常采用注入谐波环流或者共模/零序电压方法来减小电容需求[2]

而对于复杂的高压直流输电系统模型,各方各国都在这方面有较多的研究,比如M.Szechtman在文中[3]提出了模型如下图3所示:

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