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新型直流潮流控制器及其在环网式直流电网中的应用

发布时间:2019-07-10 21:22
【摘要】:直流潮流控制设备能够有效提升环网式直流电网的潮流控制自由度,解决部分线路潮流不可控问题。首先对现有3类直流潮流控制设备进行了简略分析,指出其在实际应用场合的局限性。然后,对电流潮流控制器(current flow controller,CFC)的工作原理和运行特性进行了分析,指出其具有9种运行状态。以其中一种状态为例,设计了CFC的控制策略,研究了各状态量之间的关系。最后,给出了CFC在环网式五端直流电网中的应用实例,通过PSCAD/EMTDC下3种仿真情景的研究,验证了CFC对直流潮流调节的可行性,并进一步表明,与现有直流潮流控制设备相比,CFC具有成本投入少,运行损耗小等优势。
文内图片:含CFC的换流站直流侧接线示意图
图片说明: 2646许烽等:新型直流潮流控制器及其在环网式直流电网中的应用Vol.38No.102CFC及其工作原理2.1CFC结构图4给出了直流电网内某个含有CFC详细拓扑结构的换流站直流侧接线示意图。其中,Is为换流站注入直流母线的电流,Iwi(i=0,2,…n)为其他支路流入直流母线的电流,n(n≥0)为其他支路数,Ic为直流母线流入CFC的电流,Ic1和Ic2为Ic经CFC分配后流过分流支路1和2的电流。分流支路1和2的另一端分别与直流网络内其他直流母线相连。图4含CFC的换流站直流侧接线示意图Fig.4WiringdiagramofaconverterstationwithCFCattheDCsideCFC含有6个IGBT(T1~T6)和6个反并联二极管(D1~D6),同时,还含有一个供分流支路1和2共用的电容C。CFC含有3个外接端点,端点1直接与最近的直流母线相连,端点2和3分别通过分流支路1和2与其他直流母线相连。从图4可以看出,分流支路1和2成对称结构,分别通过T3、T5与节点A相连,通过T4、T6与节点B相连。在电流关系方面,可以从图4得到如下表达式:cc1c2III(1)csw0niiIII(2)2.2CFC工作原理2.2.1CFC工作特性从CFC的内部电路结构可以看出,CFC可以以节点A、B为界,分为左右2部分。左半部分通过T1、T2的通断,实现端点1和节点A、B之间的连接切换;右半部分则为具体的分(合)流操作,节点A、B可视为实际分(合)流点。表1给出了CFC左半部分的工作特征,其中,Ic以图4所示的方向为正方向。表2给出了CFC右半部分的工作特征,其中,图4所标示的Ic1和Ic2的方向为2条支路电流的正方向。正电阻效应指的是CFC的电容C串入支路的电压降方向与电流方向一致,类似于串入一个正电阻,从而降低所在支路的电流。负电阻效应指的是?
文内图片:CFC开关模式
图片说明: 4与分流点B连通,不引入电阻效应,同时分流支路2通过T5与分流点B连通,引入负电阻效应,电容在此时刻处于放电状态。上述2种状态循环往复,则分流支路1引入电压Uc和0高频切换的正电阻效应,分流支路2引入电压Uc和0高频切换的负电阻效应。结合表1给出的关系,可以得出,本工况下需要如下2种开关模式:①仅开通T5,如图5(a)所示;②开通T2和T5,如图5(b)所示。在此,不加说明地给出分流支路1引入负电阻效应,分流支路2引入正电阻效应的2种开关模式:①仅开通T3;②开通T2和T3。图5CFC开关模式Fig.5SwitchingmodeoftheCFC2.2.3Ic1和Ic2同为反向同样,以分流支路1引入正电阻效应,分流支路2引入负电阻效应为例进行说明。从表2可以看出,此情况也需要2个分流点的切换来实现,分析步骤如上一节所示,,得出2种开关模式:①仅开通T6,如图6(a)所示;②开通T1和T6,如图6(b)所示。同样,不加说明地给出分流支路1引入负电阻效应,分流支路2引入正电阻效应的2种开关模式:①仅开通T4;②开通T1和T4。图6CFC开关模式Fig.6SwitchingmodeoftheCFC2.2.4Ic1和Ic2不同向Ic1和Ic2不同向的情况分为2种:Ic1反向,Ic2正向,或Ic1正向,Ic2反向。2种情况下,Ic的方向由Ic1和Ic2的幅值差决定。以Ic1反向,Ic2正向,分流支路1引入正电阻效应,分流支路2引入负电阻效应为例。从表2可以看出,在不同向情况下,如果仍通过2个分流点的切换来实现,那么电容将处于断续充电或断续放电状态,不能实现平稳运行。因而,此种状态通过一个分流点来实现,具体步骤如下:首先,始终关断T1,导通T2,在某一时刻,分流支路1?
【作者单位】: 浙江大学电气工程学院;
【基金】:国家863高技术基金项目(2012AA050205)~~
【分类号】:TM571

【参考文献】

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【共引文献】

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