现代经济社会的发展和全球能源结构调整对各国电网提出了新的要求。全球对智能电网的呼声越来越高。我国电网为适应我国经济发展的需要,提出建设坚强智能电网的发展战略新部署。为实现这一战略目标,必须有可靠灵活的输电一次设备平台,为各种形式的发电出力提供安全、可靠、可控的输配电通道。基于电压源换流器的全控直流输电是为满足现代电网发展需求,并克服传统高压直流输电的不足而迅速发展起来。本文通过系统回顾基于电压源换流器的全控直流输电的发展,对比了现存拓扑结构的特点,提出一种新的电流控制型电压源直流输电(CCVSC-DC)拓扑结构,分析了电流控制型电压源变流器的工作原理和实现方式,推导了换流站基本参数的确定原则,给出了换流站内环、外环控制策略。在Matlab Simulink环境下,建立了电流控制型电压源换流站和双端CCVSC-DC输电系统的详细电磁暂态模型。分析了换流站输出电压、电流波形质量。实现了换流站四象限独立快速功率控制,换流站在交直流侧功率输送不相等情况下的换流操作,以及双端换流站间功率反转。CCVSC-DC模块化设计是提高工程可靠性同时降低工程成本的重要手段,文中阐述了换流站桥臂超导电感模块化设计,并试制了超导电感模块,进行了杜瓦直接冷却和电感的通流与充放电试验。建立了CCVSC-DC系统层应用的机电暂态模型。研究了其提高交流输电系统输电能力,提高交流系统阻尼的作用。结合比例积分控制,线性最优控制,模糊逻辑控制设计外环控制器,比较了控制效果。将CCVSC-DC应用于大型风电场并网接口。验证了其提高风电场的低电压穿越能力的作用。根据风电场出力特征设计控制器,使CCVSC-DC起到了平滑风电场出力的作用。通过大量仿真分析和试验验证,基于电流控制型电压源变流器直流输电系统为满足现代社会对输配电,电能质量,生态环境方面的要求,提供一个很好的参考解决方案。
