基于MATLAB_Simulink的高压直流输电系统的建模及仿真研究2222
MATLAB Simulink系统建模与仿真 实验报告
MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名：******专业：电气工程及其自动化班级：*******************学号：*******************实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three-phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui）按电路原理图连接线路得到仿真图如下：1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置1.2.1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：1.2.2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图：1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图：1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：1.2.5 故障设置模块勾选故障相A、B、C，设置短路电阻0.00001Ω，设置0.02s—0.2s发生短路故障，参数设置如下图：1.2.6 示波器模块为了得到仿真结果准确数值，可将示波器模块的“Data History”栏设置为下图所示：1.3 无穷大功率电源供电系统仿真结果及分析得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小，短路电流周期分量的幅值为Im=10.63kA，时间常数Ta=0.0211s，则短路冲击电流为Iim=17.3kA。
基于Simulink的高压直流输电系统建模与仿真
基于Simulink的高压直流输电系统建模与仿真1. 简介本文档旨在介绍基于Simulink的高压直流（HVDC）输电系统的建模与仿真方法。
高压直流输电系统是一种通过将电能转换为直流电并通过特殊的高压直流电缆进行传输的电力传输方式。
通过建立准确的模型，并进行仿真分析，可以帮助我们更好地理解和优化HVDC输电系统的性能。
2. 模型建立为了建立HVDC输电系统的模型，我们可以利用Simulink软件进行仿真建模。
Simulink是一种功能强大的矩阵模拟工具，它可以帮助我们建立各种物理和电气系统的模型。
在建立HVDC输电系统模型时，需要考虑以下几个关键要素：2.1 直流电源模型首先，我们需要建立直流电源的模型。
直流电源通常由一个直流发生器和一个滤波电容组成。
我们可以利用Simulink内置的电源模块来建立直流电源的模型，并设置合适的参数和电压限制。
2.2 变流器模型接下来，我们需要建立HVDC输电系统中的变流器模型。
变流器负责将交流电转换为直流电，并通过高压直流电缆进行输送。
Simulink提供了多种变流器模型，可以根据实际情况选择合适的模型。
我们需要设置变流器的输入电压、输出电压和功率等参数。
2.3 直流电缆模型HVDC输电系统中的直流电缆是电能传输的关键组成部分。
为了准确建模，我们需要考虑直流电缆的电阻、电感和电容等参数。
Simulink提供了多种电线模型，可以用于建立直流电缆的模型。
我们需要根据实际情况设置直流电缆的参数。
2.4 稳定器模型为了确保HVDC输电系统的稳定运行，需要在系统中添加稳定器模型。
稳定器可以监测并控制系统的电压和功率等参数，以保证电能的稳定传输。
Simulink提供了各种控制器模型，可以用于建立稳定器的模型。
3. 仿真分析利用建立的模型，在Simulink中进行仿真分析可以帮助我们评估HVDC输电系统的性能。
通过仿真，我们可以观察并分析各个组件的工作状态和系统的稳定性。
在进行仿真分析时，可以考虑以下几个方面：3.1 电压和电流波形分析通过仿真，我们可以获得HVDC输电系统中各个组件的电压和电流波形。
matlabsimulink电力系统建模与仿真源代码
matlabsimulink电力系统建模与仿真源代码Matlab Simulink是一款功能强大的系统级建模和仿真工具，用于电力系统建模与仿真。
它极大地简化了系统级建模和仿真的流程，使得系统级建模和仿真不再是一项困难和耗时的工作。
这篇文章将介绍如何使用Matlab Simulink来进行电力系统建模与仿真，并给出相应的源代码。
1. 建立电力系统首先，我们需要建立电力系统。
可以通过添加各种组件来建立电力系统，比如发电机、变压器、传输线等。
在Matlab Simulink中，这些组件可以通过搜索库获得。
2. 设置模型参数在建立电力系统之后，我们需要设置模型的参数。
这些参数包括电压、电流、频率、相位等等。
根据不同的模型和实验条件，模型参数可能有所不同。
3. 添加输入和输出接下来，我们需要添加输入和输出。
这些输入和输出可能是电流、电压、功率等等。
在添加输入和输出之后，我们需要定义它们的格式，并将它们与相应的模型参数相连。
4. 编写MATLAB函数在建立电力系统之后，我们需要编写MATLAB函数。
这些函数可能包括方程、差分方程或其他类型的方程。
这些函数可以用于计算电力系统的各种参数，比如电阻、电感、电容等等。
5. 编写电力系统仿真源代码最后，我们需要编写电力系统仿真源代码。
这些代码将根据设置的模型参数和输入输出来模拟电力系统的各种行为。
在编写电力系统仿真源代码之前，我们需要先了解系统的行为和响应。
以下是一个简单的Matlab Simulink电力系统建模与仿真源代码实例：```% Example: Simulate a simple electrical systemclc;time = 0:0.01:10; % Time vectorV1 = 2*sin(2*pi*60*time); % AC voltage waveformR = 10; % ResistanceL = 1; % InductanceC = 0.01; % CapacitanceI = zeros(size(time)); % CurrentQ = zeros(size(time)); % Capacitor voltage% Simulate systemfor i=2:length(time)dt = time(i) - time(i-1);V2 = V1(i) - I(i-1)*R;I(i) = I(i-1) - dt*(R*I(i-1)/L + Q(i-1)/L - V2/L);Q(i) = Q(i-1) + dt*(I(i-1) - Q(i-1)/(R*C));end% Plot Resultsfigure;subplot(2,1,1);plot(time,V1,'r',time,I,'b');xlabel('Time (s)'); ylabel('V (V), I (A)');title('Voltage and Current vs. Time');legend('Voltage','Current');subplot(2,1,2);plot(time,Q,'g');xlabel('Time(s)'); ylabel('Q(C,V) (Coulombs, Volts)');title('Charge and Voltage vs. Time');legend('Charge');```以上是一个简单的电力系统建模和仿真源代码实例，包括电压、电流、电感、电容等基本元素。
高压直流输电系统的matlab仿真
目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1选题背景及意义 (1)1.1.1国外的研究现状 (1)1.1.2国内的发展现状 (1)1.2课题设计目标 (1)1.2.1经济性 (1)1.2.2互联性 (1)1.2.3控制性 (2)1.3高压直流输电的缺点 (2)2高压直流输电控制基本原理 (3)2.1高压直流输电控制系统分层结构 (3)2.2高压直流输电控制原理 (4)2.3高压直流输电控制方式 (5)2.3.1换流器触发控制 (5)2.3.2换流变压器控制 (5)2.4高压直流输电控制系统基本组成 (5)2.4.1换流器触发控制基本组成 (5)2.4.2换流变压器分接头控制基本组成 (6)3高压直流输电基本构成和工作原理 (7)3.1直流输电系统的构成方式 (7)3.1.1单极系统 (7)3.1.2双极系统 (8)3.1.3背靠背直流系统 (9)3.2高压直流输电的基本结构与工作原理 (9)3.2.1高压直流输电的基本结构与工作原理 (9)3.2.2基于晶闸管的12脉动换流单元 (10)4高压直流输电仿真模型的建立与结果分析 (12)4.1高压直流输电仿真模型的建立 (12)4.1.1线路的参数 (12)4.1.2整流环节简介 (13)4.1.3逆变环节简介 (13)4.1.4滤波器子系统简介 (13)4.2仿真结果分析 (14)4.2.1稳态系统波形 (14)4.2.2 HDVC系统直流线路故障 (15)4.2.3 HDVC系统交流侧故障 (17)5结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)ContentsAbstract (II)1 Introduction (1)1.1 Background and significance (1)1.1.1 Foreign research (1)1.1.2 Domestic research (1)1.2 Advantages of HDVC (1)1.2.1 Economy (1)1.2.2 Connection (1)1.2.3 Control (1)1.3 Short of HDVC (2)2 Basic principle of HDVC control system (3)2.1 Hierarchical structure (3)2.2 Principle of HDVC control system (4)2.3 Methods of HDVC control (5)2.3.1 Converter trigger (5)2.3.2 Converter transformer (5)2.4Constitute of HDVC control system (5)2.4.1 Consititute of converter trigger (5)2.4.2 Consititute of converter transformer (6)3 Operational principle of HDVC system (7)3.1 Consititute of HDVC system (7)3.1.1 System of single-pole (7)3.1.2 System of double-pole (8)3.1.3 System of back-to-back (9)3.2Operational principle of HDVC system (9)3.2.1Operational principle of HDVC system (9)3.2.2 12 pulsation commutation units based on thyristor (10)4Foundation and analysis of simulation model (12)4.1 Foundation of simulation model (12)4.1.1 Parameter in lines (12)4.1.2 Rectifier (13)4.1.3 Inverter (13)4.1.4 Filter (13)4.2 Analysis of simulation model (14)4.2.1 Waveform of steady state system (14)4.2.2 Waveform of DC line fault (15)4.2.3 Waveform of AC line fault (17)5 Conclusion (19)Reference documentation (20)Appreciation (21)高压直流输电系统的MATLAB仿真摘要：HVDC就是高压直流输电的缩写，不同于传统的交流输电，采用高压直流输电具有许多交流输电不具备的特性。
基于MATLABSIMULINK的输电线路操作过电压的仿真分析
山西大学工程学院毕业设计（论文）题目基于MATLAB/SIMULINK的输电线路操作过电压的仿真分析系别电力工程系专业电气工程及其自动化班级电本1038姓名指导教师下达日期 2014 年 1 月 15 日设计时间自2014年2月24日至2014年6月7日毕业设计（论文）任务书空载输电线路单相合闸操作过电压的研究摘要本文主要是基于MATLAB/SIMULINK的空载输电线路单相合闸过电压的仿真分析，主要是从单相合闸空载线路过电压的影响因素和限制措施进行仿真分析，通过对开关合闸相位的不同，线路损耗的大小，以及断路器是否加并联电阻进行的比较分析，从而得出最佳的合闸相位角，以及断路器加并联电阻对合闸过电压限制的可行性的论证。
关键词：MATLAB；单相合闸；合闸相位；并联电阻；过电压；电力系统Light transmission line single-phase switching overvoltage operation researchABSTRACTThis paper is based on the MATLAB/SIMULINK simulation analysis of lighttransmission line single-phase switching overvoltage mainly from single phaseswitching racing line overvoltage simulation analysis was made on the influence factors and the restrictions, through to the switch closing phase is different, the size of the line loss, and whether circuit breaker with parallel resistance of comparative analysis, obtains the best closing phase Angle, thus and circuit breaker with parallel resistance on the switching overvoltage limit ofthe feasibility of the argument.Keywords：MATLAB；Single phase switching；Closing phase；Parallel resistance Overvoltage；The power system目录摘要 (4)前言 (7)第一章概述 (7)1.1毕业设计设计的目的和意义 (7)1.2特高压/超高压输电线路的构成及特点 (7)1.3输电线路等值电路 (8)1.4MATLAB/SIMULINK简介和特点 (8)第二章、主要设计内容 (12)2.1空载线路的单相合闸过电压及其仿真 (13)2.2过电压产生的物理过程 (13)2.3影响过电压的因素 (15)2.4限制过电压的措施 (15)2.5未使用合闸电阻时的仿真模型及参数如下 (17)2.6合闸相位不同时对空载线路合闸过电压的影响 (22)①t=0，Θ=0时，也就是电源电压过零时合闸的过电压波形如下： (22)②t=0.002s合闸时过电压如下： (22)③t=0.004s时合闸的过电压波形如下： (23)④t=0.005s时合闸，也就是电源电势为最大值时合闸过电压波形如图： (23)2.7线路损耗不同时对合闸操作过电压的影响 (24)①当r=0.1Ω/km时，过电压波形为： (24)②当r=0.2Ω/km时，过电压波形为： (24)③当r=0.3Ω/km过电压波形为： (25)④当r=0.4Ω/km过电压波形为： (25)2.8断路器是否带并联电阻时对合闸空载线路过电压的影响.. 262.9分布参数模型与pi型集中参数模型的比较 (28)①当改用pi型等效电路的模型 (28)②当改用分布参数等效模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29参考文献： (30)英文翻译： (31)前言电力系统的输电线路以及电气设备都有各自的电感和电容，由于系统状态的突然变化，导致电感和电容元件间电磁能量的互相转换就会引起振荡性的过渡过程。
基于MATLAB的高压直流输电系统建模与仿真
编号 2018180240B 研究类型基础研究分类号 TP273.6 学士学位论文（设计）Bachelor’s Thesis论文题目基于MATLAB的高压直流输电系统的建模与仿真作者姓名罗俊学号2014118010240所在院系机电与控制工程学院学科专业名称电气工程及其自动化导师及职称韩涛讲师论文答辩时间2018年5月12日学士学位论文（设计）诚信承诺书目录1绪论 (5)1.2高压直流输电系统的优势和不足 (5)1.3高压直流输电的应用 (6)2 高压直流输电系统的原理 (6)2.1高压直流系统的元件与接线 (7)2.2换流器的工作原理 (12)2.3十二脉动换流器 (17)2.4直流输电系统的基本控制原理 (19)2.5直流输电系统的基本控制 (19)3高压直流输电系统仿真建模 (21)3.1单个最大接地回路直流输电系统基本结构（正极） (21)3.2 建模与仿真工具MA TLAB/Simulink 简介 (22)3.3高压直流输电系统建模 (23)4高压直流输电系统仿真结果分析 (27)4.1高压直流输电系统的起停和逐步仿真 (27)总结 (31)参考文献 (31)基于MATLAB的高压直流输电系统建模与仿真罗俊（指导教师，韩涛）（湖北师范大学机电与控制工程学院，中国黄石 435002）摘要：高压直流输电系统（HVDC）是一种成本低，耗能少，稳定性高，并且利用长距离线路来进行大容量输电的技术。
这种技术一般运用在海底电缆等长距离大容量的输电线路中。
本篇论文对高压直流输电系统（HVDC）的结构和概况进行论述。
运用Matlab仿真软件中的Simulink对其进行建模和系统的仿真得到相应的仿真波形，验证其有效性。
关键字：高压直流输电系统；Matlab仿真；Simulink模块库中图分类号：TP273.6Modeling and Simulation of HVDC Transmission System Based onMATLABLuo Jun(tutor: Han Tao)(College of Mechatronics and Control Engineering, Hubei Normal University, Huangshi, China, 435002)Abstract :HVDC (HVDC) is a low cost, low energy consumption, high stability, and the use of long distance lines for large capacity transmission technology. This technique is commonly used in long-distance, large-capacity transmission lines such as submarine cables. This paper discusses the structure and general situation of HVDC. Simulink of Matlab simulation software is used to simulate the simulation of the simulation and verify its effectiveness.Key words:HVDC transmission system；The Matlab simulation；Simulink module library基于MATLAB的高压直流输电系统建模与仿真罗俊（指导教师，韩涛）（湖北师范大学机电与控制工程学院中国黄石 435002）1绪论1.1高压直流输电系统的发展概况在现如今这个时代，用电在日常的生活中不可或缺，那么输电系统就显得更加重要，传输系统可分为直流传输和交流传输与交流传输相比，高压直流传输具有低功耗，低成本和高传输容量的优点，直流传输更加稳定。
基于Matlab／SIMULINK的桥式直流PWM变换电路实验仿真分析
基于Matlab／SIMULINK的桥式直流PWM变换电路实验仿真分析本文以MATLAB软件的SIMULINK仿真软件包为平台，对桥式直流PWM 变换电路进行仿真分析文章对每个电路首先进行原理分析，进而建立相应的仿真模型，经过详细计算确定并设置仿真参数进行仿真，对于每次仿真结果均采用可视化波形图的方式直接输出。
在对仿真结果分析的基础上，不断优化仿真参数，使其最大化再现实际物理过程，并根据各个电路的性能进行参数改变从而观察结果的异同。
标签：SIMULINK；PWM；电路仿真1 桥式直流PWM变换电路简介桥式直流PWM变流器仿真实验是对全控型器件的应用。
实验电路中，前端为不可控整流、后端为开关型逆变器，此结构形式应用最为广泛。
逆变器的控制采用PWM方式。
对这个实验有所掌握的话，对后续课程设计直流调速系统也会有很大启发。
因为直流PWM-M调速系统近年来发展很快，直流PWM-M调速系统采用全控型电力电子器件，调制频率高，与晶闸管直流调速系统相比动态响应速度快，电动机转矩平稳脉动小，有很大优越性，因此在小功率调速系统和伺服系统中的应用越来越广泛。
2 桥式直流PWM变换电路的工作原理本实验系统的主电路采用双极性PWM控制方式，其中主电路由四个MOSFET（VT1～VT4）构成H桥。
Ub1～Ub4分别由PWM调制电路产生后经过驱动电路放大，再送到MOSFET相应的栅极，用以控制MOSFET的通断。
在双极性的控制方式中，VT1和VT4的栅极由一路信号驱动，VT2和VT3的栅极由另一路信号驱动，它们成对导通。
控制开关器件的通断时间可以调节输出电压的大小，若VT1和VT4的导通时间大于VT2和VT3的导通时问，输出电压的平均值为正，VT2和VT3的导通时间大于VT1和VT4的导通时间，则输出电压的平均值为负，所以可以用于直流电动机的可逆运行。
3 计算机仿真实验（1）桥式直流PWM变换电路仿真模型的建立。
根据所要仿真的电路，在SIMULINK窗口的仿真平台上构建仿真模型。
基于MATLAB的高压直流输电系统的仿真
尹晓钢
（山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018）
摘要：高压直流输电（HVDC）是具有传输过程中电能损耗量相对较少、电力线路造价成本低、传输稳定性好等优势的利用长距离线路进行大容量输电的一种输电技术。这种输电技术一般被应用在海底电缆输电以及长距离的大容量输电等领域。本篇论文对HVDC（高压直流输电）系统的概况以及基本结构做了比较系统的论述，并且利用MATLAB仿真软件中的Simulink模块库对HVDC系统进行了建模和系统仿真分析。利用仿真所得到的实验结果我们能够比较准确地观察HVDC系统的动态变化特性。
Keywords:HVDC system; MATLAB simulation; Simulink module library
1
1.1
电能是我们在日常生产生活之中必不可少的能源之一。在最开始的阶段我们使用的输电方式是直流输电，但随着时间的推移直流输电已经不能够满足人们对供电的需求，因此出现了交流输电。但是到了如今的世界，交流输电又暴露出了许多缺陷，于是直流输电又重新进入了人们的视野。
当前，电力电子技术正处于快速发展阶段，大功率可控硅材料的价格降低、稳定性提高，直流输电技术不断改善，电力系统之中肯定会更多的用到直流输电技术。直流输电技术的进步与众多科学技术的发展是紧密相关的，目前出现了一些新式的发电技术---太阳能电池发电、燃料电池发电、磁流体发电等，这些发电方式产生的电能都是直流电，因此要通过直流输电的方式进行传输，然后通过逆变器逆变后进入交流系统。在今后的输电过程中一定是直流、交流混合的方式。
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对 ＨＶＤＣ 系统的启动及直流线路对地短路故障进行了仿真， 动态过
程中整流侧直流线路电压 Ｕｄ， 电流 Ｉｄ 和参考电流 Ｉｄｒｅｆ， 触发角 ! 和故障电 流参数仿真曲线见图 ３。
（ １） 启动仿真。将逆变侧直流电压置为 ２３６ ｋＶ， ! 初值设为 ９０°。在
０～０．２ ｓ， 给定电流参考值（ 标幺值） 从 ０．２ 线性上升到 １， 通过电流调节器
参考文献 ［ １］ 李 尘．基 于 ＤＳＰ 的 直 流 输 电 系 统 动 态 模 拟 数 字 化 控 制 研 究［ Ｄ］ ．上 海：上海交通大学， ２００５． ［ ２］ 赵畹君．高压直流输电工程技术［ Ｍ］ ．北京： 中国电力出版社， ２００４． ［ ３］ 沈辉．精通 ＳＩＭＵＬＩＮＫ 系统仿真与控制［ Ｍ］ ．北京： 北京大学出版社， ２００３．
ＡＢＳＴＲＡＣＴ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｏｍｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ， ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｕｓｅｄ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ， ａｎｄ ｌｏｏｋｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ． ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ： ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｉｌ； ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｇａｓ； ｏｎｌｉｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
２ ＨＶＤＣ 建模
本文利用 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 和 Ｓｉｍ－ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ 相结合的方法， 建立直流输 电 及 其 控 制 系 统 的 仿 真 模 型 ， 所 用 模 块 均 为 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 及 Ｓｉｍ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ 中的标准模块， 见图 ２。
图 １ 单极直流输电系统的典型结构图
３ "
Ｘｒ１Ｉｄ）
＝１ ×（ １．３５
×２１０ ×ｃｏｓ１９°－
３ "
×９．４２ ×２）
＝
２５０．１（ ｋＶ）（ 仿真中取 ２５０ ｋＶ）
式中， Ｎ１ 为整流站每极中的 ６ 脉动换流器数， 本文模型取 １； Ｕ１ 为整 流站换流变压器阀侧空载线电压有效值， ｋＶ； Ｘｒ１ 为整流站每相的换相电 抗， #， 此处取为换流变压器的漏抗： Ｘｒ１＝"ＬＢ＝２"×５０×０．３＝９．４２ $。
逆变侧直流电压：
Ｕｄ２＝Ｕｄ１－ Ｉｄ·Ｒ＝２５０－ ２×７＝２３６ （ ｋＶ） 式 中 ， Ｒ 为 直 流 回 路 电 阻 ， 主 要 包 括 直 流 线 路 电 阻（ ０．０１５ Ω／ｋｍ） 、平
波电抗器电阻（ ０．５ Ω） 等。本模型中 Ｒ＝７ Ω， 所以逆变侧电压等效为 ２３６
ｋＶ 的电压源。
随着我国西电东送力度的加大和全国几个大区域电网之间的互联， 将 会 有 越 来 越 多 的 直 流 输 电 工 程 投 入 使 用 。对 于 高 压 直 流 输 电 系 统 的 研 究、设计和运行来说， 高压直流输电（ ＨＶＤＣ） 系统的暂态仿真发挥着重要 作用。ＭＡＴＬＡＢ 中 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 和 Ｓｉｍ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ 使得 ＨＶＤＣ 的建模及仿 真简单易行。
１ ＨＶＤＣ 的结构及原理
ＨＶＤＣ 系 统 由 换 流 站 和 ＨＶＤＣ 线 路 组 成 ， 主 要 包 括 换 流 器（ 有 整 流 器和逆变器） 、直流平波电抗器、交直流滤波器、无功补偿装置、直流输电 线路及电极。它有多种接线方式（ 如单极和双极） 。图 １ 是一个单极联络 线系统的结构图。
直流输电系统是一种高度可控的输电系统， 可通过控制换流站中整 流器的触发延迟角 ! 和逆变器的逆变角 " 来控制电压、电流和输送功 率。一般情况下， 在换流站采用的控制方式是整流侧采用定直流电流控 制来保持直流线路电流恒定， 直流电压则靠逆变器的控制来维持。
１７４
控制 ! 角， 输出电流随着上升， 跟随性良好， 并且启动电压也比较平稳。
见图 ３（ ａ） 和图 ３（ ｂ） 。
（ ２） 直流线路单极对地短路故障仿真。在 ０．５５ ｓ， 直流线路单极对地
短 路（ 图 ３（ ｄ） ） ， 电 流 实 际 值 瞬 时 增 大 ， 在 ＰＩ 电 流 调 节 器 的 作 用 下 ， ! 角
该结构主要分 ４ 部分： （ １） 子系统Ⅰ。为了简化， 交流系统整流器侧子系统由电感和电阻组 成。通过交流滤波器滤除谐波后， 经换流变压器供给交流总线整流器。换 流变压器通 常 采 用 Ｙ／Ｙ 或 Ｙ／Δ连 接 。 换 流 器 阀 桥 可 以 是 ６ 脉 波 或 者 是 １２ 脉波的高压晶闸管桥。 （ ２） 子系统Ⅱ。整流器通过一个平波电抗器连接到直流输电线路， 同 时连接直流谐波滤波器以防止直流电压的波动。 （ ３） 子系统Ⅲ。除了连接在逆变器和直流电连线之间外， 它等同于子 系统Ⅱ。 （ ４） 子系统Ⅳ。逆变器侧交流系统的特征与整流器侧吻合， 所使用的 滤波器也相同， 但是电压等级和短路电流比不同。
时恢复。由电流曲线图 ３（ ａ） 可见电流实际值跟随效果好， 直流电压（ ， 在 ＰＩ 调 节 下 ， 触 发 角 ! 有 所 增 大 ， 可 见 系 统 控 制 效 果
良好。
由于本模型没设直流滤波器， 所以 Ｉｄ 和 Ｕｄ 谐波成分较大。
４ 结语
从以上分析可知， 应用 ＭＡＴＬＡＢ 的 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 及电力系统工具箱 Ｓｉｍ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ 可以方便地对高压直流输电系统进行建模仿真。模型能较
额定容量为 ６００ ＭＶＡ） ， 再经过 ６ 脉波整 流 器 整 流 （ 整 流 输 出 电 压 ２５０
ｋＶ， 电流 ２ ｋＡ） 后用 ４００ ｋｍ 的直流线路传输到逆变侧。整流、逆变侧各用
一个 ０．５ Ｈ 的平波电抗器。
考虑变压器漏感的影响， 整流输出电压：
Ｕｄ１＝Ｎ１ （
１．３５Ｕ１ｃｏｓ! －
图 ２ 高压直流输电系统的 ＭＡＴＬＡＢ 模型
为了简化模型， 本文将逆变侧等效为一个恒定电压源， 并且省略了 直 流 滤 波 器 。交 流 滤 波 器 由 电 容 器 组 、单 调 谐 滤 波 器 和 高 通 滤 波 器 组 成 ， 用单调谐滤波器吸收 ５， ７， １１ 次（ ６ｎ±１ 次） 谐 波 ， 用 高 通 滤 波 器 吸 收 高 次 谐波。换流器所需无功功率也由该滤波器提供。换流变压器采用 Ｙ／Δ连 接。整流器阀桥采用 ６ 脉波高压晶闸管桥， 整流桥的触发脉冲采用标准 模块同步 ６ 脉冲发生器。整流侧控制系统采用经典的 ＰＩ 控制， 产生一个 ! 角的调制量来改变同步 ６ 脉冲发生器触发脉冲， 从而调节输出电流， 使 Ｉｄ 等于给定电流 Ｉｄｒｅｆ。整流侧控制系统可以方便地集成一个模块， 如果改 变控制策略， 只需将该模块替换即可。
（ 责任编辑： 白尚平）
─────────────── 第一作者简介： 杜欣慧， 女， １９６５ 年 ５ 月生， １９８９ 年毕业于太原理工
大学， 教授， 太原理工大学电气与动力工程学院， 山西省太原市迎泽西大 街 ７９ 号， ０３００２４．
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｍｏｄｅｌ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎｄ Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄ Ｃ Ｔｒ ａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ
３ 实例仿真及分析
下面对一个 ６ 脉冲桥 ＨＶＤＣ 系统进行暂稳态仿真和分析。整流侧交
流 系 统 为 一 个 ３１５ ｋＶ， 频 率 为 ５０ Ｈｚ 的 交 流 网 络 （ 短 路 容 量 ５ ０００
ＭＶＡ） ， 通 过 一 个 ３１５／２１０ ｋＶ（ 变 比 为 ０．６６６ ７） 的 换 流 变 压 器（ Ｙ／Δ连 接 ，
增大到最大值， 整流侧的晶闸管立即闭锁， 电压降至零， 从而直流电流也
下 降 为 零 。 在 ０．５８ ｓ 故 障 电 弧 熄 灭 ， 系 统 恢 复 ， 此 时 电 流 实 际 值 经 过 约
０．０５ ｓ 又整定在给定值。
正常运行阶段时， 在 ｔ＝０．３ ｓ 时参考电流产生一个阶跃下 降 ， ｔ＝０．４ ｓ
ｆａｕｌｔ Ｉ ／Ａ
２
Ｉｄ ＆ Ｉｄｒｅｆ（ ｐｕ）
１
０
! 角（／ ）°
－１ ０
２００ １５０ １００ ５０
０ ０
２
０．２
０．４
０．６
０．８
１．０
（ ａ） ｔ／ｓ
０．２
０．４
０．６
０．８
１．０
（ ｂ） ｔ／ｓ
ＶｄＬ（ ｐｕ）
１
０
－１ ０
４ ０００ ２ ０００
０ － ２ ０００
０
０．２
０．４
０．６
０．８
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杜欣慧， 宫改花， 戴云航， 廉巍巍 基于 ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 的高压直流输电系统的建模及仿真研究 本刊 Ｅ－ ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ 科技研讨
为避免 ＨＶＤＣ 系统在启动过程中产生过电压， 模型模拟依靠电流调 节器逐渐升压的 ＨＶＤＣ 启动方式。! 初值设为 ９０°， 逆变侧电压设为一定 值， 并且给定电流信号为一个逐渐上升的电流值。为模拟直流线路对地 短路故障， 在整流侧的直流线路端接一个断路器模块， 其中自带定时器， 可以定义故障发生与消除时间。最后， 通过电流、电压测量模块和示波器 配合来观测电流， 电压及 ! 角等参数的变化曲线。
杜欣慧， 宫改花， 戴云航， 廉巍巍
（ 太原理工大学电气与动力工程学院， 山西太原， ０３００２４）
摘 要： 分析了高压直流输电（ ＨＶＤＣ） 系统的结构和原理， 建立了一个 ６ 脉冲桥 ＨＶＤＣ
系统模型并进行了仿真。
关键词： 高压直流输电系统； ＭＡＴＬＡＢ； 建模； 仿真