具有直流故障电流自清除能力的新型电压源换流器拓扑结构研究开题报告

 2022-09-20 10:06:54

1. 研究目的与意义

柔性直流输电技术应用于远距离大容量架空线输电,是实现我国能源资源优化配置的客观要求,也是电网技术发展的未来趋势。

柔性直流输电是伴随电力电子器件、换流器拓扑结构和调制控制策略的进步而发展的,就其发展过程可分为:两电平和三电平换流器及模块化多电平换流器。

相比于传统两电平和二极管钳位三电平换流器直流输电系统,模块化多电平换流器拓扑具有不需要IGBT器件串联、制造难度低、功率开关频率低、损耗低、电压电流质量高等优势,但这种拓扑在直流侧短路故障时存在缺陷,使其不适应架空输电线路等应用场合。

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2. 课题关键问题和重难点

本课题是针对传统柔性直流输电系统中采用的半桥子模块的电压源换流器的性能缺陷,研究具有直流故障电流自清除能力的新型电压源换流器拓扑。

关键问题是知晓传统的半桥子模块电压源换流器的性能缺陷,在此基础上提出改正其缺陷的具有直流故障电流自清除的新型电压源换流器拓扑结构,研究改进型换流器的参数设计方法,及其调制技术。

并通过MATLAB等软件进行仿真,阐述其工作原理和直流侧故障特性及影响机理,并与半桥子模块电压源换流器进行比较,分析新型电压源换流器的优缺点。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

与传统直流输电系统相比,以电压源换流器为核心部件、脉宽调制控制为理论基础的新一代直流输电技术具有不存在换相失败风险、可实现有功无功快速解耦控制、输出电压电流谐波含量低等诸多优点。

国际上将该项技术正式命名为电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)。

在我国专家们一致将基于VSC技术的直流输电称为柔性直流输电。

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4. 研究方案

子模块拓扑结构的研究是本课题的重点。

本设计从MMC的三个基本模块,半桥子模块、全桥子模块、双箝位子模块入手,设计出新型具有直流故障电流自清除能力的新型电压源换流器拓扑结构,论述其工作原理,将其与基本模块相比较,阐述特点。

一 半桥子模块由两组IGBT和续流二极管及储能电容C构成, 运行方式较简单,输出电压在0~uc之间切换,但发生直流双极短路故障时,交流系统将通过D2向短路点持续馈 入短路电流,即半桥子模块无法有效切断故障电流。

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5. 工作计划

第1周论文前期调研,借阅或下载与论文相关的资料,完成相关文献的收集。

第2周完成相关文献的整理与阅读,确定研究方案。

第3周完成外文翻译word文档,完成开题报告的初稿。

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