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东北电力大学
硕士学位论文
背靠背四象限电压源型变流器功率交换控制
姓名:陈涛
申请学位级别:硕士
专业:电力系统及其自动化
指导教师:严干贵
20070301
摘要背靠背四象限电压源型变流器具有功率控制灵活、输出谐波含量小等诸多优点,在轻型直流输电、柔性交流输电和风力发电等领域中获得了广泛的应用,其控制目标是实现两端交流系统功率的相互交换,其整体性能取决于功率交换的稳定性、快速性和精确性。本文以背靠背电压源型变流器为研究对象,分析了背靠背电压源型变流器四象限运行的工作原理,在此基础之上研究了其调制原理和控制原理,为其设计了非线性解耦控制器。本文建立了背靠背四象限电压源型变流器系统在三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的动态模型,阐述了背靠背四象限电压源型变流器系统功率交换的原理。分析了空间矢量刂频幕驹砗吞氐悖⑸杓屏肆降缙娇占矢量氖迪炙惴āB畚幕固教至薙和两种调制方法等效的关系,并通过仿真给予了说明。功率交换控制策略是控制系统的核心算法,是本论文的研究重点。本文基于一端电压源型变流器两相同步旋转坐标系下的数学模型,根据多输入多输出非线性系统线性化理论,推导了反馈控制律、设计了基于比例调节器的非线性解耦控制器。对控制器由于系统参数估计不准确产生控制的静态误差问题,提出了两种消除静态误差的方法。最后利用疎仿真软件对背靠背四象限电压源型变流器系统的功率调节控制原理进行了大量仿真,对模型和控制器的有效性进行了多角度验证。在以上研究的基础上,完成了基于反馈线性化控制策略的晨背四象限电压源型变流器物理样机的调试工作,并结合仿真内容进行了实验,实验结果与理论分析及仿真结果一致,验证了论文主要研究内容的结论。此外,物理样机将为动态模拟实验室开展大规模互联电力系统及轻型直流输电系统的物理模拟提供实验平台。关键词:背靠背四象限豢占涫噶康髦疲环蠢∠咝曰还β式换豢刂
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日期:丝年土月二生日醒冱论文作者签名:一沁埂导师签名:墨日期:丝辍籐月三日论文原创性声明本人声明,所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文中依法引用他人的成果,均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申本人如违反上述声明,愿意承担以下责任和后果:交回学校授予的学位证书;学校可在相关媒体上对作者本人的行为进行通报;本人按照学校规定的方式,对因不当取得学位给学校造成的名誉损害,进行公开道歉;本人负责因论文成果不实产生的法律纠纷。论文作者签名:论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属东北电力大学。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,署名单位仍然为东北电力大学。请的论文或成果。
第滦论课题的背景和意义网增容改造、隔离互联交流电网【械攘煊颍诖笕萘咳ǹ氐缌Φ缱悠骷圃旒随着我国国民经济的蓬勃发展和电力电子技术的进步,各种/、/变流器广泛应用于各个领域,其在电力系统中应用的最新进展以高压直流输电腿嵝越涣魇涞缦低,技术为代表,各类和爸谜逍阅优劣的关键是其控制系统的性能。四象限变流器因为有效扩展了工作范围,其应用得到越来越多的重视,其中对四象限变流器双向传输的功率能否实现稳定、快速控制,关系到装置效率、电网侧谐波因数以及节能等多方面效果实现交流电网间的功率传送,其两端变流器以直流线路或直流电容直接相连,目前的直流输电工程或直流背靠背工程中换流站多数是使用半控型电力电子器件晶闸管南辔豢刂票淞髌构成,相比而言,以绝缘栅双极晶体管或者集成门极换向晶闸管为主要部件发展起来的电压源型变流器直流输电系统实现了变流器的四象限运行,具有快速控制有功功率的传送、可参与无功功率的调节、不存在换相失败、产生的谐波含量小、对受端电源系统无容量要求、可向无源负载供电等诸多优.,适用于偏远地区供电、城市电术的快速发展的推动下具有良好的应用前景。在煊颍艟仓雇讲钩テ直流侧带上储能装置、统一潮流控制器则是两台电压源型变流器通过直流电容以背靠背方式连接于同一电网,则其控制无功同时可以与电网交换有功,实现四象限运行,将大大扩展对电网的调节能力与范围同时,背靠背四象限嵌晕南住】数字化等值电力系统课题的进一步研
一半栩¨背靠背四象限β式换豢刂蒲芯肯肿究,实现其提出的基于交直交双淞髌鞯奈锢矶D夥桨福允酝冀饩动态模拟实验室不能进行大规模互联电力系统物理模拟的问题。在上述各应用领域中,能否对四象限变流器功率交换进行快速控制是其安全运行的保证。背靠背四象限电压源型变流器两端接入交流电网运行,以可快速对有功和无功功率控制、实