2015年直会15hvdcpe0225一种新型线间直流潮流控制器

PLECS仿真软件中路中串入直流变压器，不仅可以控制直流潮流，还可以故障电流以及连接不压等级的电网但直流变压器需要承受系统级的高电压和功率，大大增加了投资成本和复杂性[6,7]。路中串入可调电源电路结构[8]，ABB公司也提出了多种可调电压源方案[9-11]。相比于直流变压器，可调电压源不需要承受制线路潮流的方案，本文称之为线间直流潮流控制器(interlineDCpowerflowcontroller,IDCPFC)。IDCPFC会在输电线路中引入额外的电流纹波，甚至引起谐振。文献[15]提出了一种新型IDCPFC，在两条线路中潮流反转时，该IDCPFC无法正常工作，应用范围有限。ProjectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationof(51307024,51261130484);FundamentalResearchFundsfortheCentralUniversities(2242014R30018);StateGridCorporationof(TheContractStateGridResearch304-2013).文献[12]IDCPFC的工作原理示意图如图1所示，通过控制不同开关器件的快速通断，使得一-Uc0，即可等效为间接串入一个负电压源，从而实现对两条线路潮流的控制。需要注意的是，其工作1IDCPFC工作原理示意图DC/DC变换器，就可实现在两个电压源之间的功率交换，从而实现对线路潮流的调节与控制。然而文献[15]IDCPFC拓扑具有一定1、2中任意一条线路的潮流反转时，该潮流控制器便无法工作，即该潮流IPI2IDCPFC工作原理示意图3IDCPFC本文沿用文献[15]的设计思路，新型IDCPFC拓扑如图3所示。路1与线路2中分别串入C1、C2作为可调电压源，每个电容均并联一个旁路开关(S1、S2)L13IDCPFC型的工况为例，对该IDCPFC开关管的控制特性进行分析(各电气量的参考正方向如图3所示)。(a)(b)一直开通，保持Q2(a)(b)

4Q2C1、D22、Q2L2形成回路；一段时间后关IDCPFC正常工作。

仅开通 (b)仅开通5I1I22种：I1正向，I2I1反向，I2I1正向，I2C1、C2的电压方向如图6所示，首先开通Q4，则C2中的部分能量到L2中，一段时间后关断Q4，Q1C1C2C1的能量转移，具体 (b)仅开通6的工况)来分析该IDCPFC的控制特性。I1/I2

1I1/I2—0—01—0—020—0—30—0—4—00—5—00—60——070——08无—9Vc1DTsVc21

Vc1I1Vc2 I1 1I1PI调节器后与三角载波比较，最77为验证本文IDCPFC正确性及有效性，搭建了一个三端直流输电系统，如图8所示。VSC1线路2。IDCPFC的参数为：C1=C2=5000μF，L1=L2=400μH，开关频率为4kHz。2长度电阻12电感

V I23

V VIV23 c2PV211 V V1 V1

c22

PV2 1 V V 2 V23

c1R1 12 129(a)至(c)可以看出，各电压、电流的仿真结果与理论值一致，且暂态过程过渡较平缓，串入两条线路(a)(d) (c)端口电(a)(d)(a)VSC2(d)3.1节中一致。同理根据式(5)、(6)4s后各电压、电流为：V1=203.00kV，V2=203.19kV，I12=-0.19kA，I13=1.67kA，Vc12.89kV，Vc2=0.34kV10所示。显然，各电压、电流的仿真(a)VSC2(d) (c)电容电压图10VSC2功率跳变仿真波形I12=-0.40kA，I13=0.40kA，Vc1=0.59kV，Vc2=0.30kV，仿真波形如图11所示。各电压电流的仿真结果与理(a)VSC1(d)(a)VSC1(d) (c)电容电压图11VSC1功率仿真波形0.2kA4I12=-0.78kA，I13=2.25kA，Vc1=6.12kV，Vc2=-0.54kV12所示。显然，各电压、电流的理论为验证本文直流潮流控制器的有效性，在中搭建了一个三端直流系统和IDCPFC的原理R12R13分别为0.2Ω、0.4Ω0.6Ω。实验波形如图14～16所示。(b)V(b)Vc1Vc2V1V2(b)Vc1,Vc2,V1V2(b)Vc1,Vc2,V1V215VSC1图11中变化趋势一致。t3时刻后电流I23稳定在了-1.5A，电流I13增大，电流I12变为负，电压V1、V2均增大，电压Vc1由0V增大， 仿真模型，通过切入潮流控制器、功率跳变、功率和线路潮流反转等了该线间直流潮流控制器具有良好的稳定性。在中搭建了一个三端直流系统和该潮流控制器原理样机，通过切入潮流控[1]，，，等．考虑大规模海上风电接入的多电压等级直流电网运行控制策略研究[J]．中SunWei，YaoLiangzhong，LiYal．StudyonoperationcontrolstrategiesofDCgridwithmulti-voltagelevelconsideringlargeoffshorewindfarmgridintegration[J]．ProceedingsoftheCSEE，2015，35(4)：776–785(hinese)．[2]，，，等．未来高压直流电网发展形态分析[J]．电机工程学报YaoLiangzhong，WuJing，WangZhibing，etal．PatternysisoffutureHVDCgriddevelopment[J]．ProceedingsoftheCSEE，2014，34(34)：6007–6020(hinese)．[3]，．多端直流输电与直流电网技术[J]．电机工程学报[J]．ProceedingsoftheCSEE，2013，33(10)：8–17(hinese)．JovcicD，HajianM，ZhangH，etal．PowerflowcontrolinDCtransmissiongridsusingmechanicalandsemiconductorbasedDC/DCdevices[C]．IETInternationalConferenceonACandDCPowerTransmissionGeneralMeeting，SanDiego，CA，2012：1–7．NatoriK，ObaraH，YoshikawaK，etal．Flexiblepowerflowcontrolfornext-generationmulti-terminalDCpowework[C]．IEEEEnergyConversionCongressandExposition(ECCE)，Pittsburgh，PA，2014：JovcicD．Bidirectionalhigh-powerDCtransformer[J]．IEEETransactionsonPowerDelivery，2009，VeilleuxE，OoiB．MultiterminalHVDCwiththyristorpower-flowcontroller[J]．IEEETransactionsonPowerDelivery，2012，27(3)：1205–1212．JuhlinL．PowerflowcontrolinameshedHVDCpowertransmissio work．UnitedStatePatent，US h．Series-connectedDC/DCconverterforcontrollingthepowerflowinaHVDCpowertransmissionsystem．UnitedStatePatentNo.PCT/EP2010/063878．inaHVDCpowertransmissionsystem．PCT/EP2011/073713．BarkerCD，WhitehouseRS．AcurrentflowcontrollerforuseinHVDCgrids[C]//10thIETConferenceonACandDCPowerTransmission(ACDCDengN，WangP，ZhangX．ADCcurrentflowcontrollerformeshedmodularmultilevelconvertermultiterminalHVDCgrids[J]．CSEEJournalofPowerandEnergySystems，2015，1(1)：43–51．XuFeng，XuZheng，LiuGaoren．AneotypeofDCpowerflowcontrolleranditsapplicationsinmeshedDCgrids[J]．PowerSystemTech