地下柔性直流输电系统的换流站设计

简介：
本研究聚焦于地下柔性直流输电系统中换流站的设计与优化，探索新型电力传输技术在城市密集区的应用潜力，提升电网灵活性和稳定性。 煤矿井下供电系统面临着负荷大、供电距离远以及有功损耗高的问题，并且存在负载侧电压偏低及闪变等问题。为了应对这些问题，将基于模块化多电平换流站的柔性直流输电（MMC-HVDC）技术应用于井下的供电系统中。该系统的重点在于介绍其中的核心部件——换流站（MMC），包括其拓扑结构、数学模型以及参数和控制器的设计。 该井下MMC-HVDC系统由整流站和逆变站两个主要部分组成，每个部分都包含一个模块化多电平换流器(MMC)。在控制系统设计上，整流站在采用快速电流内环控制的同时还采用了定直流电压与定无功功率的双闭环结构；而逆变站则采取了交流电压恒定控制策略。所有的MMC均使用载波移相脉宽调制技术，并且实施基于能量均衡和电压平衡策略的均压措施。 通过在PSCAD/EMTDC软件环境中进行仿真实验，结果表明：井下采用的MMC-HVDC系统能够在稳定运行状态下实现良好的动态响应特性；不仅能够独立控制有功功率与无功功率，还提高了直流输电效率。此外，在面对由于负荷变化导致的各种扰动时，该系统可以迅速调整有功和无功功率，并快速恢复到额定值的逆变站输出电压幅值及相位，确保了系统的稳定运行状态。