【摘 要】
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高压直流（High Voltage Direct Current,HVDC）输电的发展与应用极大地缓解了受端负荷中心供电紧张的压力,与此同时大规模直流馈入也给受端电网的安全稳定运行带来了极大的风险。针对受端电网动态无功储备不足的问题和“大直流输电、强无功支撑”的客观要求,大容量同步调相机以其优异的瞬态无功支撑能力再次成为研究的热点。本文首先阐述了同步调相机的工作原理,基于电机学知识建立其数学模型以
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高压直流（High Voltage Direct Current,HVDC）输电的发展与应用极大地缓解了受端负荷中心供电紧张的压力,与此同时大规模直流馈入也给受端电网的安全稳定运行带来了极大的风险。针对受端电网动态无功储备不足的问题和“大直流输电、强无功支撑”的客观要求,大容量同步调相机以其优异的瞬态无功支撑能力再次成为研究的热点。本文首先阐述了同步调相机的工作原理,基于电机学知识建立其数学模型以及不同时间尺度下的无功输出特性表达式,同时介绍了高压直流输电系统的运行机理和换流站无功特性,为后续研究奠定基础。其次,基于PSCAD/EMTDC搭建了同步调相机接入HVDC受端系统的仿真模型,研究对比了交流短路故障、直流短路故障和突增无功负荷三种不同工况下有无调相机时系统的动态响应情况。结果表明调相机的接入可以有效增强受端系统的抗干扰能力,但对直流短路故障下的直流传输功率无明显提升。针对无功功率与电压的密切相关性,选取换流母线电压作为重点观察对象,进一步研究了同步调相机在不同故障水平、不同交流系统强度以及不同调相机接入容量下对母线电压的支撑效果,为调相机的配置提供一定的参考。最后,针对故障恢复过程中同步调相机常规PI控制所带来的超调和波动现象,将灰色预测控制与常规PI控制相结合,设计了基于灰色预测PI控制的励磁调节器,并在交流短路故障、直流短路故障和突增无功负荷三种不同工况下与采用常规PI控制的调相机输电系统进行对比仿真。结果表明所设计的基于改进励磁控制的调相机系统有效缓解了系统的超调和波动现象,具有更好的动态响应性能和无功补偿效果。
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