【《柔性直流输电技术（VSC-HVDC）系统主接线形式和基本结构分析》1300字】

柔性直流输电技术（VSC-HVDC）系统主接线形式和基本结构分析1.1柔性直流输电技术系统主接线形式VSC-HVDC系统主要由整流侧换流站、逆变侧换流站和输电线路三部分构成，其中整流侧和逆变侧的换流站都可根据需要进行功率的正送和反送。与常规直流输电相似，VSC-HVDC可分为单极系统、背靠背系统和双极系统三种类型[63]，其中单极系统运行灵活性和可靠度较低，背靠背运行方式主要用于联结两个频率不同步的电网，不存在输电电路，目前采用的典型柔性直流输电运行方式多为对称双极运行，如图2-1所示。不同柔性直流输电系统的主要差异在于换流站内部结构不同，由于三相两电平结构的电压源换流器为目前工程中较多采用的拓扑结构，故本文基于对称双极运行下的三相两电平VSC-HVDC系统进行分析。为后续分析故障暂态特征，首先需要明晰系统中接地点的位置。目前工程应用中多使用换流变压器将交流电网与换流站联结起来，为抑制和隔离外部交流系统故障时产生的零序分量，换流变通常选择在网侧接地、阀侧不接地，即靠近交流电网侧的变压器选用Yn接法，靠近换流站侧选用Y或者△接法[64]。直流电容的主要作用是为开关电流提供低感抗通路，减少直流电压纹波，并且抑制直流侧电压波动，其接地方式可分为单极线路接地、不接地和分裂电容中点接地三种。其中，单极线路接地会导致非接地极承受全部直流电压，对线路的绝缘水平要求较高；不接地时，会导致载波频次谐波电流流过直流线路，该频率正处于通信信号频率范围内，从而造成干扰，并使得数值较高的高频率非直流电压出现于线路中，引起高频率的交流漂移分量出现在直流电容中点处[65,66]。因此，分裂电容中点接地是一种较为合理的直流侧并联电容接线方式。图2-1VSC-HVDC系统的对称双极运行方式1.2VSC-HVDC系统基本结构与工作原理双端VSC-HVDC系统的三相两电平电路拓扑图如图2-2所示，其中左侧整流换流站1为送电端，右侧逆变换流站2为受电端。左右两侧换流站基本结构相同，均采用三相两电平电压源换流器，每一桥臂由两组IGBT元件和反并联的续流二极管组成，直流电压为，在双极运行的情况下，每个直流电容电压均为。图2-2双端VSC-HVDC系统三相两电平电路拓扑图对于如图所示的三相两电平结构换流站，换流站编号用下角标()表示。设交流系统电网线电压为，则交流侧电网相电压可以表示为 当调制系数取K、换流器输出电压基波分量超前电网电压的角度为时，换流站交流侧三相输出电压为 利用基尔霍夫电压定律对图2-2进行分析，换流站交流三相输出电压可表示为 式中，、分别为交流侧等效电阻、电感，、、为交流电抗器电流。通过Park变换将上式由abc三相坐标转换为d-q坐标系，Park变换公式如下 变换后得到d-q坐标系下的交流侧状态方程为 式中各分量的含义为：、、为换流器输出电压d、q、0轴分量，、、为电抗器电流d、q、0轴分量，、、为交流电网电压的d、q、0轴分量。当系统处于稳态情况时，三相对称运行，不存在零序分量，对应的换流站交流侧稳态等效模型为 若忽略换流器损耗，则交流系统向换流站注入的功率应与换流站向直流线路输出的功率相等，即 以a相电源电压相位作为参考相位，对式(2-1)，(2-2)所示的三相电压进行dq变换后得到如下方程 对于VSC-HVDC的两侧换流站来说，由于存在能量输