全国电网互联是我国电网发展的必然趋势。建设“西电东送”和“南北互供”工程既是解决中国能源资源分布与需求不平衡的客观需要,也是中国电力工业发展的客观要求。国家电网公司将重点建设特高压电网,而直流输电适合于远距离、大容量输送电力,因此特高压直流输电将得到广泛的应用。换流变压器是直流输电系统中最重要的设备之一,而自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器具有我国自主知识产权,且拥有传统换流变压器所不具备的许多优点,具有十分广阔的应用前景。本论文就采用新型换流变压器的新型直流输电换流控制系统进行了研究与设计。本文全面综述了直流输电的发展概况和技术特点,介绍了直流输电的控制原理、控制方式、控制策略和调节特性。阐述了新型直流输电系统的结构、特点和技术优势,对比分析了新旧直流输电系统的性能,论述了新系统滤波和无功补偿的原理,提出了新型换流控制系统的总体结构、功能框图和控制方案,说明了系统的工作原理。本文针对新型直流输电系统实验平台(+1000V/100A),设计了基于DSP和FPGA的换流控制系统,其硬件设计包括主电路、DSP控制电路、’输入通道、输出通道和抗干扰电路等。软件设计包括AD采样模块、信号处理模块、调节控制模块、PI调节模块和同步倍频模块等,其中同步倍频由基于FPGA的新型全数字锁相环实现。用硬件描述语言(VHDL),在QUARTUSⅡ软件环境下对新型全数字锁相环进行了仿真,开发了基于FPGA的全数字锁相环实验装置。仿真和实验结果表明新型全数字锁相环具有频率跟踪速度快、倍频准确、锁频误差小等特点,具有较好的应用价值。利用PSCAD/EMTDC工具对新型直流输电系统进行了建模,并仿真了系统稳态、降直流电流整定值以及在故障情况的直流电压和电流波形,证明了控制策略的正确性和控制方案的合理性。
