Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực
Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Nội dung yêu cầu: - Tổng quan hệ thống HVDC Tổng quan hệ thống HVDC-PLUS dùng biến đổi đa mức cấu trúc module MMC Tính toán thông số mạch lực mô hình hóa thiết kế hệ thống điều khiển Mô kiểm nghiệm chế độ làm việc Những nội dung thực Chương 1: Tổng quan HVDC: lịch sử hình thành,các lợi ích hệ thống HVDC so với HVAC Cấu hình hệ thống HVDC biến đổi ,phương thức truyền dẫn Giới thiệu hệ thống HVDC-Plus Siemens Chương 2: Giới thiệu cấu trúc HVDC dùng cấu trúc MMC Nguyên lý hoạt động biến đổi sở hoạt động cấu trúc SM kiểu nửa cầu Phân tích nguyên lý hoạt động mô hình toán học biến đổi Trình bày phương pháp điều chế cho MMC Chương 3: Giới thiệu biến đổi HVDC-PLUS cấu trúc lưỡng cực Siemens Tính chọn thông số thành phần bản,mô hình hóa đưa cấu trúc điều khiển Những việc chưa làm cần thực tiếp theo: Xác định cấu hình điều khiển ,tính toán thông số điều khiển Tiến hành mô chế độ làm việc biến đổi PSCAD Page Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Contents Page Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Chương 1: Tổng quan hệ thống truyền tải điện cao áp chiều HVDC 1.1Lịch sử hình thành Trong xu hình thành phát triển thị trường điện giới,ngày nhiều công ty điện lực tiến hành đại hóa mạng lưới phân phối theo hướng áp dụng công nghệ mới,đặc biệt điện tử công suất hệ lý sau - Xuất phụ tải yêu cầu cao phụ tải truyền thống chất lượng điện Giá trị thiệt hại điện đòi hỏi độ tin cậy cao Xu hướng lông ghép nhà máy điện ,đặc biệt nhà máy điện sử dụng lượng tái tạo Công nghệ điện tử công suất biến đổi nguồn áp đủ chin muồi để áp dụng vào thực tiễn Các yêu cầu khắt khe hơn từ quan quản lý điện lực thách thức nẩy sinh trình điều tiết tạo điều kiện cho dịch vụ hỗ trợ ngành điện Chính nguyên nhân HVDC công nghệ hấp dẫn đánh giá công nghệ phát triển cho tương lai.HVDC hệ thống truyền tải điện năng,sử dụng dòng chiều để truyền tải công suất Nó có nhiều ưu điểm so với hệ thống truyền tải xoay chiều phổ biến: đảm bảo an ninh lượng, tiết kiệm Hiện HVDC sử dụng rộng rãi nhiều nước giới trở thành phần quan trọng nhiều hệ thống truyền tải điện Đường dây HVDC thương mại xây dựng vào năm 1954,là tuyến cáp ngầm nối đảo Gotland Thụy Điển đất liền Thời gian hệ thống truyền dẫn điều khiển van hồ quang - thủy ngân Với phát triển thiết bị điện tử công suất van bán dẫn vào cuối năm 1960 công nghệ dựa van thyristor lần thử nghiệm Gotland vào năm 1967,và sau phổ biến quy mô lớn Canada với công suất định mức 320MW Hiện biến đổi nguồn dòng (CSC) dựa công nghệ van thyristor sử dụng phần lớn hệ thống HVDC toàn giới hệ thống lớn Three Gorges-Shanghai với công suất định mức 3000MW, điện áp chiều 500kV Hệ thống CSC-HVDC gọi HVDC Classic(ABB) Trong thời gian cuối năm 1990 phát triển chất bán dẫn cho thiết bị điện tử công suất dẫn đến đời loại van IGBT , GTO chúng ứng dụng cho biến đổi nguồn áp (VSC) Hệ thống truyền tải thương mại VSC-HVDC lần đưa vào hoạt động vào năm 1999 đảo Gotland cáp ngầm với công Page Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực suất 50MW Hệ thống VSC-HVDC gọi HVDC Light(ABB) HVDC PLUS (Siemens) Những năm gần phát triển ngày cao thiết bị điện tử công suất phát triển công nghệ VSC Công suất định mức hệ thống ngày nâng cao, công suất lên tới 1100MW,điện áp chiều 300kV tiếp tục phát triển 1.2 So sánh HVDC HVAC 1.2.1 đánh giá phương diện kinh tế Chi phí đường dây truyền tải bao gồm nguồn đầu tư cho sở hạ tầng thực tế giải (phóng mặt bằng,cột điện,dây dẫn,cách điện thiết bị đầu cuối) chi phí phát sinh cho trình hoạt động ( tổn thất) Cho yêu cầu cách điện tương tự mức điện áp xoay chiều chiều,đường dây chiều truyền dẫn công suất lớn với hai dây dẫn thay cho ba truyễn dẫn xoay chiều với kích thước Vì với mức công suất định ,đường dây chiều đòi hỏi hành lang hẹp hơn,cột điện đơn giản rẻ hơn,giảm chi phí dây dẫn cách điện Hình 1.1 so sánh truyền dẫn AC DC với công suất 2000MW Hình 1.1 So sánh hành lang truyễn dẫn xoay chiều chiều Page Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Với đường dây truyễn dẫn chiều,vì có hai dây dẫn(truyền tải công suất với truyền dẫn xoay chiều),tổn thất truyền tải giảm hai phần ba so với truyền dẫn xoay chiều Hiệu dây DC không cần vỏ bọc tổn thất điện tổn thất trường hợp dùng cáp truyễn dẫn điện chiều Các yếu tố khác ảnh hưởng đến giá trị đường dây chi phí đền bù thiết bị đầu cuối Truyền dẫn chiều không cần bù công suất phản kháng chi phí thiết bị đầu cuối tăng lên cần biến đổi lọc Hình 1.2 cho thấy thay đổi chi phí truyền tải xoay chiều truyền tải chiều với khoảng cách AC có xu hướng tiết kiệm DC với khoảng cách nhỏ “khoảng cách hòa vốn” lại đắt tiền với khoảng cách xa Khoảng cách hòa vốn khác khoảng từ 400-700km đường dây không tùy thuộc đơn vị chi phí đường dây Với hệ thống dùng cáp khoảng cách hòa vốn nằm 2550km Hình 1.2 So sánh giưa đường dây AC/DC 1.2.2 đánh giá phương diện kỹ thuật Do khả điều khiển nhanh chóng,một truyễn dẫn chiều hoàn toàn điều khiển công suất truyền đi,tăng cường ổn định tính động liên kết với mạng xoay chiều hạn chế dòng cố đường dây DC Hơn truyễn dẫn DC khắc phục số vấn đề sau liên quan đến truyễn dẫn AC Page Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực • Giới hạn ổn định Việc truyền công suất đường dây AC phụ thuộc vào khác biệt góc pha điện áp pha hai đầu đường dây Đối với công suất định góc pha tăng theo khoảng cách Công suất tối đa truyền giới hạn cân nhắc trạng thái ổn định ổn định thoáng qua Khả mang công suất đường dây AC tỉ lệ nghịch với khoảng cách truyền dẫn khả mang công suất đường DC không bị ảnh hưởng khoảng cách truyền dẫn • Điện áp điều khiển Điều khiển điện áp đường dây AC phức tạp dòng nạp sụt điện áp Biên dạng điện áp đường dây AC tương đối phẳng với mức công suất truyền dẫn cố định tương ứng tải trở kháng sóng xung Các biên dạng điện áp khác tương ứng với đường dây tải khác Đối với điện áp không đổi hai đầu đường dây,điện áp trung điểm làm giảm tải đường dây cao so với SIL tăng tải SIL Việc trì điện áp số hai đầu đường dây đòi hỏi điều khiển công suất phản kháng tải đường dây tăng lên công suất phản kháng tăng lên tỉ lệ thuận với chiều dài đường dây Mặc dù các trạm biến đổi DC yêu cầu công suất phản kháng liên quan đến công suất truyền tải Bản thân đường dây truyền tải DC không yêu cầu công suất phản kháng Trạng thái ổn định dòng nạp cáp AC đặt vấn đề nghiêm trọng làm khoảng cách hòa vốn khoảng chừng 50km sử dụng cáp • Bù đường dây Bù đường dây cần thiết truyền dẫn khoảng cách dài xoay chiều để khắc phục vấn đề dây nạp giới hạn ổn định Sự gia tăng việc truyền tải công suất điện áp điều khiển thông qua sử dụng cuộn cảm,chuỗi tụ điện gần hệ bù tĩnh trường hợp truyền tải DC,sự bù không cần thiết • Vấn đề mạng AC nối liền Việc kết nối hai hệ thống công suất thông qua liên kết AC yêu cầu điều khiển phát điện tự động hai hệ thống phối hợp sử dụng đường nối công suất tín hiệu tần số Ngay việc điều khiển phối hợp hệ thống kết nối với hoạt động liên kết xoay chiều có vấn đề do: Sự xuất dao động công suất lớn dẫn đến thay đổi thường xuyên Page Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Tăng nguy lỗi Truyền tải nhiễu động từ hệ sang hệ thống khác Khả điều khiển nhanh chóng dòng công suất đường dây DC loại bỏ tất vấn đề Hơn kết nối không đồng hai hệ thống công suất đạt thông qua sử dụng liên kết DC • Trở kháng đất Trong truyền dẫn xoay chiều,sự tồn dòng điện đất cho phép trạng thái ổn định độ cao mặt đất điều không ảnh hưởng hiệu truyền dẫn công suất mà làm nhiễu sóng điện thoại Trở kháng đất không đáng kể cho dòng DC liên kết DC hoạt động sử dụng dây dẫn nối với đất( truyền dẫn đơn cực) Sự nối đất trở ngại chôn cấu trúc kim loại(chẳng hạn ống) có mặt dễ bị ăn mòn với dòng DC Cần lưu ý hoạt động chế độ đơn cực,mạng điện xoay chiều cung cấp cho trạm biến đổi hoạt động với cân điện áp dòng điện Do hoạt động đơn cực truyền dẫn DC cho thời gian dài truyền dẫn xoay chiều pha hoạt động không cân thực hiên nhiều giây Phương diện môi trường HVDC cung cấp công suất cao với đường dây hành lang hẹp Điều đặc biệt quan trọng việc khai thác tài nguyên khu vực xa xôi,nơi đường dây qua khu vực nhạy cảm môi trường danh làm thắng cảnh Không có tượng cảm ứng điện từ gây ảnh hưởng tới môi trường,làm nhiễu loạn sóng radio làm ảnh hưởng tới môi trường sống sinh vật qua khu vực sinh thái 1.2.3 1.3Các mô hình truyền dẫn Có ba loại cấu hình tùy vào điều kiện giá thành, môi trường truyền dẫn,khoảng cách truyền tải mà cấu hình xem xét áp dụng vào trường hợp cụ thể 1.3.1Kết nối đơn cực Kết nối dùng dây dẫn ,thường sử dụng cực tính âm,đường trở dùng đất nước Có thể dùng đường trở kim loại trở đất lớn gây Page Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực nhiễu loạn tới công trình ngầm kim loại khác Cấu hình có chi phí đầu tư thấp sử dụng dây dẫn Hình 1.3.1: Kết nối đơn cực 3.2Kết nối lưỡng cực Kết nối gồm cực dương cực âm,mỗi đầu có biến đỗi điện áp với điện áp định mức mắc nối tiếp phía chiều Điểm hai biến đổi nối đất Khi gặp cố ta ngắt mà không làm gián đoạn việc truyền tải lại,đây kết nối phổ biến hệ thống HVDC đại Hình lưỡng 1.3.2 : Kết nối cực 1.3.3Kết nối đồng cực Kết nối gồm hai hay nhiều dây có cực tính, thường chọn cực âm có nhiễu thông tin vầng quang gây Đường trở thông qua nối đất Mặc dù kết cấu giảm chi phí lắp đặt dòng qua đất lớn nên đường dây không dài thường sử dụng cho trạm tập trung Page Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Hình 1.3.3 : Kết nối đồng cực 1.4 Công nghệ biến đổi cấu trúc cho biến đổi 1.4.1công nghệ biến đổi hệ thống HVDC đòi hỏi trình chuyển đổi với khả chuyển đổi lượng điện từ AC sang DC ngược lại Dựa thiết bị chuyển mạch sử dụng biến đổi ta phân loại gồm : • • biến đổi nguồn dòng (CSC) biến đổi nguồn áp (VSC) 1.4.1.1.CSC CSC sử dụng công nghệ bán dẫn dựa thyristor để chuyển mạch Nó loại biến đổi chuyển mạch đường dây (LCC) thyristor ngắt, dòng qua không Do yêu cầu điện áp ngược đặt lên để ngắt.CSC-HVDC phù hợp với dự án truyền tải công suất khoảng cách truyền dẫn lớn mà ảnh hưởng điện dung dọc theo chiều dài đường dây Một ưu điểm LCC tổn hao thấp Nhược điểm ngốn lượng lớn công suất phản kháng cần điều chỉnh bù công suất phản kháng cần thiết Cấu hình mạch cầu ba pha,gồm van bán dẫn Dòng điện chạy theo chiều nên đảo chiều công suất cách đảo chiều cực tính Hình 1.4.1.1 Cấu hình CSC-HVDC Page Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực 1.4.1.2.VSC Các thử nghiệm hệ thống VSC-HVDC xây dựng vào năm 1997 Hellsjön, Thụy Điển Sau đó, vào năm 1999 Gotland, Thụy Điển, dự án VSCHVDC thương mại đưa vào hoạt động Kể từ đó, nhiều dự án xây dựng kế hoạch cho tương lai gần Một cấu trúc VSC MMC thu hút ứng dụng đặc điểm bật như: dạng điện áp đầu tốt, tổn thất đóng cắt thấp Các nhà sản xuất phát triển hệ VSC sở MMC, áp dụng dự án thực tế Mỹ Công nghệ VSC-HVDC công nghệ xây dựng sử dụng van bán dẫn IGBT.Là chuyển đổi nguồn điện áp chuyển mạch bắt buộc Trong đó, cách áp dụng phương pháp điều khiển PWM (hay phương thức kết nối tầng cho MMC), có tốc độ đáp ứng nhanh, đặc biệt giai đoạn độ sau thay đổi Các tính VSC-HVDC bao gồm nội dung sau: điều khiển độc lập công suất tác dụng phản kháng hoạt động bốn góc phần tư không sử dụng tụ bù công suất phản kháng giảm số thiết bị kèm kết nối lưới công suất thấp với công suất cao làm việc máy phát điện đồng linh hoạt hỗ trợ lưới AC,dưới chế độ STATCOM nâng cao công suất tính ổn định lưới AC • đảo chiều công suất ,lắp đặt vận hành nhanh chóng • • • • Hình 1.4.1.2 Cấu hình VSC-HVDC biến đổi hai mức Page 10 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Nhược điểm số module tăng lên cần nhiều nguồn DC hạn chế cồng kềnh chi phí cao 1.4.2.4 MMC Các đề xuất gần khái niệm MMC thu hút quan tâm đặc biệt cho ứng dụng biến đổi điện áp cao lợi phức tạp cấu trúc liên kết thông thường Cấu trúc MMC tạo nên phần tử giống gọi SM( module thành phần) Mỗi SM ghép nối tiếp với pha gọi leg Mỗi pha được chia làm nhánh nhánh dưới,mỗi SM nhánh Điện áp pha lấy điểm nhánh van tự pha dùng chung bus DC nên không cần lắp tụ lọc đầu vào ,các cuộn kháng L dùng để lọc thành phần có sóng hái bậc cao Mỗi cấu trúc SM khác có ứng dụng khác HVDC,STATCOM,BTB Hình 1.4.2.5 Cấu trúc biến đổi MMC Page 16 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Hình 1.4.2.6: cấu hình SM Bộ biến đổi MMC có ưu điểm bật: Page 17 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Tính khả dụng cao ,có cấu trúc module dựa trện kết nối nhiều SM đồng sử dụng bus DC chung Đối với ứng dụng nối với lưới MMC có khả bù công suất phản kháng loại sóng hài đồng thời cân tải Do không dùng nguồn chiều độc lập nên khả mở rộng dễ dàng ,kích thước giảm Hiệu suất cao tần số đóng cắt thấp SM Hoạt động đáng tin cậy thay SM lỗi cũ Nhược điểm: - Chi phí ban đầu lớn - Số lượng thành phần chuyển mạch lớn so với cấu trúc khác 1.5 Hệ thống HVDC Plus Bộ biến đổi đa mức kiểu module(MMC) biến đổi trung cao áp tiên tiến,hiểu để đạt mục tiêu biến đổi công suất lớn mà không cần sử dụng máy biến áp Năm 1981 Alesina Venturini đề xuất cấu trúc kiều module theo phương pháp nhánh xếp chồng nhiều nguồn Marquardt Lesnicar đưa khái niệm biến đổi đa mức kiều module với nguyên tắc hoạt động kiểm nghiệm khả vận hành,chất lượng vận hành MMC hệ thống cao áp chiều nhằm giải vấn đề hiệu suất tổn thất hệ thống Và Siemens nhà sản xuất tiên phong lĩnh vực đưa vào vận hành hệ thống HVDC PLUS ứng dụng công nghệ MMC Hệ thống HVDC Plus dùng biến đổi nguồn áp sử dụng cấu trúc MMC đưa vào thương mại hóa vào năm 2010 với công suất truyền tải 400MW,điện áp 200kV Hệ thống HVDC Plus đánh giá công nghệ thông minh dùng cho tương lai Khả đạt hiệu cao mà sử dụng không gian hạn chế Có thể kết nối nguồn lượng phân tán vào hệ thống lưới điện điện gió điện mặt trời Thời gian chi phí bảo trì thấp lại có độ tin cậy cao khiến HVDC Plus giải pháp kinh tế Do thiết kế kiểu module giúp tiết kiệm thời gian nguồn lực việc quy hoạch,thực dự án Giúp ổn định lưới điện yếu hay ổn định Bảo vệ môi trường Page 18 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực 1.6 Mục tiêu đồ án Với nội dung đề tài đồ án tốt nghiệp “ Nghiên cứu ứng dụng biến đổi đa mức kiểu module” Nội dung đồ án em gồm chương sau tóm tắt nội dung chương Chương 1: Tìm hiểu hệ thống HVDC Plus Siemens Trong chương vào giới thiệu hệ thống HVDC cấu hình truyền dẫn,công nghệ biến đổi Đặc biệt em muốn đưa so sánh ưu nhược điểm biến đổi MMC với biến đổi khác để thấy ưu việt MMC với biến đổi khác Chương 2: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động,các phương trình toán học,các phương pháp điều chế cho biến đổi Chương 3: Mô hình hóa, xây dựng điều khiển hệ thống HVDC sử dụng cấu trúc MMC Chương 4:Mô biến đổi sử dụng cấu trúc MMC làm việc chế độ nghịch lưu phần mềm PSCAD Chương 5: Tổng kết Page 19 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Chương II: Nguyên lý hoạt động,phương trình toán học,mô hình hóa biến đổi MMC 2.1 Cấu trúc nguyên lý hoạt động biến đổi MMC Hình 2.1 Cấu trúc biến đổi MMC Page 20 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Hình 2.2 Module thành phần có cấu trúc nửa cầu Bộ biến đổi MMC gồm chuỗi module ghép với Trong dự án biến đổi MMC HVDC PLUS sử dụng cấu trúc nửa cầu Theo thực nghiệm đánh giá khả cân bằng,tổn hao đóng cắt cấu trúc nửa cầu coi tối ưu yêu cầu truyền tải công suât hai chiều Nguyên lý hoạt động: Cấu trúc nửa cầu có cấu tạo lưỡng cực hai van bán dẫn diot đấu song song ngược tụ điện đóng vai trò nguồn nuôi chiều Các Page 21 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực thiết bị chuyển mạch thực hiên việc chèn SM vào nhánh van, diot đảm bảo dòng điện liên tục Do SM giống nên nguyên lý điều khiển MMC coi điều khiển SM Mỗi SM gồm hai trạng thái phụ thuộc vào đóng cắt hai van bán dẫn,khi S1_ON S2_OFF SM chèn vào nhánh Điện áp đầu SM Vc S1_OFF S2_ON VSM=0 Bằng cách chèn vào hay nối tắt SM ta thu điện áp đầu dạng bậc thang Hình 2.3Dòng điện chạy SM trạng thái đóng cắt van MMC có cấu trúc mở cho phép mở rổng nhờ tăng số lượng module mức điện áp MMC phụ thuôc vào số module thành phần chí MMC sử dụng hệ Page 22 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực thống truyền tải siêu cao áp Trong cấu trúc MMC không mắc nối tiếp van bán dẫn với nên tránh phức tạp điều khiển đồng hóa van đồng thời giảm mức tổn thất xuống mức thấp khoảng 1% Điều có tần số đóng cắt điện áp module thấp Mỗi module đóng cắt thời điểm khác biến đổi có hiệu suất cao làm giảm độ méo sóng hài 2.2 Các phương trình toán học Giả thiết SM cân ,ta biễu diễn nhánh van thành tụ có giá trị thay đổi nối tiếp với cuộn cảm điện trở tương đương Coi tần số đóng cắt lớn tạo điện áp hình sin đầu Hình 2.4 Mạch điện tương đương pha biến đổi MMC Trong mu,ml [0,1] hệ số chèn nhánh nhánh pha, idiff dòng điện sai lệch nhánh nhánh dưới, i ac dòng điện xoay chiều đầu pha.iu il dòng điện nhánh nhánh pha., tổng điện áp tụ nhánh nhánh dưới,Vdc điện áp chiều Hệ số mu,l có hệ số SM nối tắt ,là SM được chèn vào Điện áp tức thời nhánh Page 23 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Vx(t)= mx(t) (1) Gọi CSM giá trị điện dung SM Ceff=(2) Khi dòng điện nhánh ix(t) chảy nhánh tổng điện áp động tụ (3) Theo định luật Kirchoff ta có (4) Dòng điện sai lệch chạy qua pha biến đổi làm cân dòng điện nhánh nhánh dòng đầu Cộng biểu thức ta có Điện áp động tụ nhánh Phân tích mạch điện ta có biểu thức điện áp xoay chiều Trừ biểu thức cho ta Ta có phương trình vi phân Page 24 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Từ phương trình (9) ,(10) ta có nhận xét điện áp đầu không phụ thuộc vào i diff idiff phụ thuộc vào điện áp mx(t) Vì dòng idiff ảnh hưởng thay đổi hệ số chèn mu,l mà không ảnh hưởng tới chất lượng điện áp đầu 2.3.Kỹ thuật điều chế cho MMC Các nhiệm vụ cần thiết để điều khiển MMC để xác định số lượng module chèn vào nhánh thời điểm Kể từ MMC cho phép tính linh hoạt việc lựa chọn mô-đun chèn vào kỹ thuật yêu cầu.Kỹ thuật cung cấp méo sóng hài thấp, cân điện áp tuyệt vời, giữ điện áp phân bố mô-đun Tuy nhiên, mô-đun sau chuyển đổi liên tục vào khỏi hệ thống, điều tăng tổn hao chuyển mạch Như vậy, kỹ thuật khác đòi hỏi tỷ lệ chuyển đổi thấp trì điện áp tụ điện chấp nhận điều chỉnh điện áp thấp hơn.Để giảm thiểu tổn thất, mô-đun nên thêm vào bỏ qua theo yêu cầu để theo điện áp điều khiển, điều không điều chỉnh điện áp lý tưởng Do kỹ thuật chuyển mạch lựa chọn phải có thỏa hiệp chỉnh điện áp tổn thất Các phương pháp điều chế điều khiển đề tài nghiên cứu suốt thập kỷ qua Có nhiều phương pháp phát triển cho hai loại hai mức đa mức Tuy nhiên phương pháp điều chế chia thành hai loại chính: điều chế vector không gian (SVM) điều chế dựa vào mức điện áp Hình 2.5:Phương pháp điều chế cho nghịch lưu đa mức Page 25 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Phương pháp điều chế SVM kỹ thuật gần Do lợi khả dễ dàng kỹ thuật số khả tối ưu hóa trình tự chuyển mạch,nó kỹ thuật hấp dẫn biến đổi đa mức Tuy nhiên phức tạp thuật toán tính toán trạng thái vector số lượng tính toán tăng theo số lượng mức Phương pháp CPWM phương pháp điều chế tần số chuyển mạch cao dựa sóng mang dạng tam giác Là phương pháp tốt sử dụng phổ biến MMC Nhược điểm phương pháp tổn thất đóng cắt cao so với điều chế tần số thấp Phương pháp điều chế tần số thấp ưu tiên MMC ứng dụng với số lượng lớn mức điện áp đầu gồm Trong phương pháp SHE áp dụng MMC trình tìm góc chuyển mạch trở nên phức tạp với số lượng mức tăng lên Phương pháp NLM tiện ích MMC so sánh với SHE trình thực đơn giản Hình 2.6: Phương pháp điều chế: (a) dịch pha (b) dịch mức (c) SHE (d) NLM Page 26 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực 2.1 Phương pháp NLM Phương pháp NLM đề xuất với khả áp dụng với số lượng lớn module với điện áp thấp Ý tưởng chủ đạo phương pháp xác định số lượng module chèn vào bỏ qua dựa so sánh tín hiệu điều chế với điện áp bước thay cho điện áp tụ lý tưởng Trong biến đổi MMC giả định điện áp tụ không đổi , nhánh tạo N+1 mức điện áp (0,,, ,) Số lượng SM chèn vào tính theo công thức Bằng cách chèn vào bỏ qua SM nhánh điện áp đầu thể hình 2.1 Với khả tạo điện áp thấp làm giảm sóng hài cách điều chế cho SM nhánh Khi mà tín hiệu điều chế nằm mức điện áp liền kề với , số lượng SM trạng thái ON Số lượng SM trạng thái ON tính sau Page 27 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Chương 3: Điều khiển biến đổi MMC 3.1 Cấu hình hệ thống HVDC-PLUS Hệ thống HVDC-PLUS đưa vào thương mại hóa vào năm 2010 với công suất truyền tải 400MW,điện áp 200kV Sử dụng cấu hình lưỡng cực cực hoạt động độc lập với sửa chữa cố 3.2 Tính toán thông số 3.3 Phương pháp điều khiển Trong đồ án vòng điều khiển vòng vòng điều khiển điện áp tụ dòng điện tuần hoàn Các vòng điều khiển bên thực nhiệm vụ điều khiển thông số đầu biến đổi dòng điện,điều khiển điện áp DC, điều khiển Page 28 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực Hình 3.1: Hệ thống VSC-HVDC 3.3.1 Vòng điều khiển bên Cấu trúc MMC gồm chuối kết nối module mang lại lợi điện áp đầu với dạng điện áp hình thang tần số chuyển mạch thấp Tuy nhiên tăng độ phức tạp cho khả điều khiển Để đảm bảo hoạt động ổn định biến đổi điện áp tụ module phải nạp mức điện áp Hơn để trì mức điện áp đầu biến đổi điện áp tụ phải đạt giá trị tham chiếu Sự cân module thành phần tiếp cận hai phương pháp: thêm phần tử cân vào điều chế module bố trí module chèn vào cách hợp lý theo chu kỳ phóng nạp tụ Phương pháp thứ gặp phải khó khăn trong thiết kế điều khiển thực cấu trúc điều khiển riêng rẽ Ngoài module có thay đổi riêng độc lập điều tạo sóng hài điện áp đầu Phương pháp thứ hai điện áp tụ đo nhiều lần thời gian SM xếp cách theo thứ tự ,theo điện áp tụ nó,khi dòng điện nhánh dương SM có điện áp thấp mở đầu tiên,và tụ nạp đầy ngược lại dòng điện nhánh âm Việc thực theo chu kỳ,kết số lượng SM chèn vào không thay đổi hoạt động chuyển đổi không cần thiết điều làm tăng tổn thất chuyển mạch Mặc dù hai phương pháp đảm bảo điện áp tụ SM nhánh chia cách cân bằng,điện áp nhánh với phải đưa vào xem xét Sụ tồn dòng tần số lớn lưu thông hai pha không kiểm soát làm tăng Page 29 Nghiên cứu đặc tính hệ thống hvdc - plus 400 mw ± 200kv kiểu lưỡng cực tổn thất hệ thống,nhưng quan trọng làm cân rối loạn trình độ Page 30