基于VSC高压直流输电系统的仿真研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着可关断器件性能的改进和容量的提升，基于电压源换流器(vsc)及脉宽调制(pwm)技术的高压直流输电(vsc-hvdc)已经成为现实。

vsc-hvdc输电技术作为新一代直流输电技术，基于电压源换流器的高压直流输电因其具有高度可控性的独特技术优点取得了快速的发展，已在实际的电力系统中已得到了一些成功的应用。

例如新能源发电系统联网、电网非同步互联、无源系统供电、无功补偿等领域。

2. 课题关键问题和重难点

传统的pid控制算法在对vsc-hvdc这种非线性、强耦合、多变量的系统处理时很难达到满意的控制效果。

所以通过研究两端vsc-hvdc系统的结构，利用park变换及clark变换，分别在三相静止的abc坐标下和适合于控制系统设计的dq旋转坐标系下，建立两端vsc-hvdc系统的数学模型。

然后在这个数学模型的基础上，将pid控制算法和adrc控制算法分别应用到vsc-hvdc系统换流站的控制中。

3. 国内外研究现状（文献综述）

随着我国电网的不断发展，hvdc在电力系统中的作用越来越明显。

但传统的hvdc存在换相失败和在运行中对系统无功需求量大等缺点。

新型直流输电这种新技术能弥补传统直流输电的部分缺陷，其应用前景和发展潜力得到了研究人员的广泛关注[1]。

4. 研究方案

电压源换流器的主要部件包括：全控换流桥、直流侧电容器、交流侧换流变压器或换流电抗器以及交流滤波器。

其中全控换流桥采用三相两电平的拓扑结构,每一桥臂均由多个igbt或gto等可关断器件组成;直流侧电容器为换流器提供电压支撑、并缓冲桥臂关断时的冲击电流、减小直流侧谐波;交流侧换流变压器或换流电抗器是vsc与交流系统间能量交换的纽带,同时也起到滤波的作用;交流侧滤波器的作用则是滤除交流侧谐波。

双端电压源换流器通过直流输电线路连接,一端运行于整流状态,另一端运行于逆变状态,共同实现两端交流系统间有功功率的交换。

5. 工作计划

第1周 查阅和研读大量相关中文资料，英文资料的翻译：《modelling, control design and analysis of vsc based hvdc transmission systems》第2周 完成开题报告；第3周 高压直流输电系统组成：三相电源,换流站,输电电缆或者架空线,换流站,交流电网。

工作原理；电能从三相交流电网的一端导出，在换流站转换成直流电，通过架空线或电缆 传送到接受点；直流在另一侧换流站转化成交流后，再进入接收方的交流电网。

第4周 定量关系数学推导；第5周 数学模型建立：研究两端vsc-hvdc系统的结构，利用park变换及clark变换建立两端 vsc-hvdc系统的数学模型。