徐政教授详解VSC-HVDC工程应用:实例与技术解析

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本资源由浙江大学徐政教授提供的关于VSC-HVDC( Voltage Source Converter High Voltage Direct Current,电压源换流器高压直流输电)的工程应用分析课件,深入探讨了这一前沿电力传输技术在实际项目中的应用实例。VSC-HVDC技术以其柔性和高效性在电力系统中扮演着关键角色,特别是在大规模可再生能源接入、电力交易、系统互连以及特殊环境下的电力输送等方面。 1. **概述** VSC-HVDC技术概述了其基本原理,即通过电压源换流器实现交流与直流之间的转换,允许电网间的灵活电力交换和调节。这种技术特别适合处理非同步电网间的连接,如不同频率、电压等级或相位的电网。 2. **工程应用案例** - **瑞典Hellsjon项目** (1997): 3MW的VSC-HVDC用于工业试验,提供电压支撑,展示了其在稳定电网和解决特定应用场景问题的能力。 - **ABB Gotland项目** (1999): 50MW风力发电项目中,VSC-HVDC用于电压支撑和地下电缆应用,强调了其在清洁能源接入中的作用。 - **澳大利亚Directlink项目** (1999) 和 **Murraylink项目** (2002): 分别用于电力交易、系统互连和地下电缆,展示了VSC-HVDC在大规模输电网络中的实用性。 其他案例包括ABB的EaglePass、CrossSound Cable、Tjaereborg、TrollA、Estlink、Valhall offshore和Trans Bay Cable项目,这些项目涉及不同的地理环境,如跨国家、海底电缆以及针对特定工业应用(如钻井平台供电和电机驱动)的解决方案。 西门子公司也在全球范围内投资和建设VSC-HVDC项目,表明这种技术在全球电力市场的广泛接受和应用。 3. **选择设备商与技术优势** ABB作为VSC-HVDC技术的重要供应商,多次出现在这些项目中,反映了其在该领域的技术实力和市场领先地位。这些案例强调了VSC-HVDC技术的可靠性、适应性和灵活性,以及在满足各种电网需求方面的有效性。 通过徐政教授的讲解,读者可以深入了解VSC-HVDC技术如何在实际工程中优化电力系统性能,促进可再生能源的接入,降低温室气体排放,以及提升电力系统的可靠性和效率。学习这份资料将有助于深化对VSC-HVDC技术的理解,并在相关领域进行更深入的研究和实践。
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描述 200 MVA(+/- 100 kV DC)强制换向电压源转换器(VSC)互连用于将功率从230 kV,2000 MVA,50 Hz系统传输到另一个相同的AC系统。整流器和逆变器是使用闭合IGBT /二极管的三级中性点钳位(NPC)VSC转换器。正弦脉冲宽度调制(SPWM)切换使用频率为基频27倍(1350 Hz)的单相三角载波。与转换器一起,该站包括AC侧:降压Yg-D变压器,AC滤波器,转换器电抗器;在直流侧:电容器,直流滤波器。不模拟变压器分接开关和饱和特性。 40 Mvar并联交流滤波器是围绕两个主要谐波的第27和第54高通调谐。 0.15 p.u.转换器反应器0.15 p.u.变压器漏电抗允许VSC输出电压相对于AC系统公共耦合点(PCC)(站1的总线B1和站2的B2)的相位和幅度发生偏移,并允许控制变换器的有功和无功功率输出。储存器DC电容器连接到VSC端子。它们会影响系统动态和直流侧的电压纹波。高频阻塞滤波器被调谐到三次谐波,即存在于正极和负极电压中的主谐波。整流器和逆变器通过75km电缆(即2π部分)和两个8mH平滑电抗器相互连接。断路器用于在逆变器AC侧施加三相接地故障。在站1系统中使用三相可编程电压源模块来施加电压下降。 离散控制系统产生三个正弦调制信号,这三个正弦调制信号是桥相电压的参考值。可以计算调制信号的幅度和相位以控制:PCC处的无功和实际AC功率流,或PCC处的无功功率流和极对极直流电压。也可以控制PCC处的AC电压幅度,但是该选项不包括在我们的模型中。用户手册的“VSC-Based HVDC Link”案例研究中提供了控制系统的描述。电源系统和控制系统都被离散化,采样时间Ts_Power = 7.406e-6s,Ts_control = 74.06e-6s。它们是承运期的倍数。请注意,模型的“模型初始化”功能会自动在MATLAB®工作空间中设置这两个采样时间。