毕业轻型直流输电系统关键技术的研究.ppt

博士论文开题报告轻型直流输电系统关键技术的研究 研究生： 刘钟淇 指导教师： 韩英铎（院士） 副指导教师: 刘文华（研究员） 报告日期：2006年12月27日 报告内容 选题背景和意义 轻型直流输电相关技术的研究现状 1.大功率VSC的拓扑结构研究现状 2. VSC全控开关阀研究现状 3. PWM控制技术的研究现状 4.大功率VSC控制策略的研究现状 论文研究内容和可能的创新点 论文研究进度安排 选题背景和意义 问题1. 可再生能源发电系统接入交流主网 存在问题：远离主网 电能质量不稳定 问题2：偏远孤立负荷接入交流主网 本地柴油发电机供电：柴油机发电污染性大,破坏环境 用交流联入主网：线路造价高，电能损耗大 问题3：城市负荷增加+输电走廊限制 CSC－HVDC 轻型直流输电VSC－HVDC 我国轻型直流输电现状 轻型直流输电技术在我国尚处于初步研究阶段，国内一些高校和研究单位对于轻型直流输电系统的一些相关技术做了初步的研究。 在工程应用领域尚为一片空白 国内对于轻型直流技术的研究情况 软件仿真方面的工作 仿真测试在多种故障情况下的系统状态，为系统保护策略研究提供了依据和方向 仿真验证VSVPWM应用于VSC-HVDC的可行性 通过仿真分析VSC-HVDC的电磁暂态特性 VSC-HVDC控制的研究工作 建立了VSC－HVDC稳态数学模型 适用于VSC-HVDC的PWM控制策略的研究 NPC三电平VSC直流侧电压平衡问题的研究 尚未解决的问题 交流侧三相出现故障和单相故障情况下，直流侧过电压和交流侧过电流的抑制，输送功率能力的维持 基于动态过程的VSC-HVDC的电磁暂态数学模型的建立 实现VSC-HVDC系统有功和无功的独立快速控制 尚未解决的问题 以IGBT和IGCT作为开关阀，适用于高频率开关情况，以降低开关损耗和避免复杂控制系统为目标的PWM控制策略研究 适用于轻型直流输电系统的电压源变换器拓扑结构的比较和研究，适用于VSC－HVDC系统的变流器容量提升策略 以提高交流电压稳定性为目的的VSC-HVDC无功控制，以增加系统阻尼抑制交流电网振荡为目的的VSC-HVDC有功控制 轻型直流输电相关技术的研究现状 大功率VSC的拓扑结构研究现状 三电平电压源变换器 :二极管嵌位(NPC) 三电平电压源变换器 :悬浮电容箝位 多电平变换器 两电平变换器通过变压器多重化 悬浮电容箝位多电平变换器 基于二极管嵌位多电平变换器 自均压电容嵌位多电平变换器 级联多电平变换器 ………………………… 自均压电容嵌位多电平变换器 级联多电平变换器 轻型直流输电工程中的VSC拓扑 目前在已有的轻型直流输电工程中得到应用的电压型变换器的拓扑结构为两电平和二极管嵌位的三电平变换器，其中以两电平变换器拓扑结构为主。 多电平变换器尚未在VSC-HVDC工程中得到应用。 VSC全控开关阀研究现状 大功率电力电子器件研究的主要方向： 高耐压 大电流 高速开关动作 驱动简单 低损耗 GTO 1995年以前，大容量的全控型器件只有GTO，因而是大容量装置中采用最多的全控型器件 缺点： 需要较大的门极驱动电流(约为器件额定电流的1/5至1/3) 驱动时间较长 开关频率较低(例如，6kV/6kA容量GTO的工作频率为500Hz)开关和驱动损耗较大 复杂或损耗较大的缓冲电路来限制GTO开通或关断时的电流或电压的上升率，以保护GTO开关过程的安全 IGCT 1997年IGCT被研制成功 IGCT是对GTO的结构、门极驱动电路、集成反向二极管和关断过程等进行综合改进后的结果，其驱动损耗比GTO大为减少 目前IGCT最高耐压等级已经达到10kv，最高容量己达到6kV/6kA，已与GTO的最大容量相当 IGBT IGBT，与GTO和IGCT相比，它的开关频率更高(大容量IGBT可工作在2000赫兹) 开关损耗更小 驱动电路更简单，驱动损耗更小 容量相对较小，目前最大容量3.3kV/1.2kA (或4.5kV/0.9kA) IGCT和IGBT较普通GTO更适用于大功率电力电子装置，因为它们具有更高的开关频率、更简单的驱动电路、无需缓冲电路、更低的开关损耗、更易于模块化和串联使用的优点 已有VSC-HVDC工程均采用IGBT PWM控制技术的研究现状 轻型直流输电的开关阀均采用PWM技术进行控制 PWM技术适用于各种两电平和多电平变换器。 目前已提出并得到应用的PWM 控制方案有几十种，研究得较多、应用较广的是正弦PWM，空间矢量PWM和优化PWM，此外还有阶梯波调制、随机PWM 等。 目前已投运的轻型直流输电工程均采用S