基于MATLAB的高压直流输电系统的仿真
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MATLAB的电力系统仿真讲解

基于MATLAB的电力系统仿真摘要:目前,随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长,电力系统规模越来越庞大,超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用,这对于合理利用能源,充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。
另一方面,随着国民经济的高速发展,以城市为中心的区域性用电增长越来越快,大电网负荷中心的用电容量越来越大,长距离重负荷输电的情况日益普遍,电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色,电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。
随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高,电力系统中许多计算和控制问题日益复杂,从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小,因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。
电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行,可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。
本文根据电力系统的特点,利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型,得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果,并分析了这一暂态过程。
通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。
关键词:电力系统;三相短路;故障分析;matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract:Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ;Three-phase short-circuit ;Fault analysis ;MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。
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的直流微电网的建模和仿真

直流微电网的建模和仿真目录1 引言 (3)1.1 目的 (3)1.2 文档格式 (3)1.3 术语 (3)1.4 参考文献 (3)2 系统概述 (4)3直流微网的能量管理方法 (4)4系统建模 (5)4.1PV电池 (5)4.2 PV电池DCDC变换器建模 (8)4.3蓄电池双向DCDC1变换器建模 (9)4.4逆变器建模 (11)4.5负载建模 (12)4.6蓄电池建模 (13)5仿真验证 (13)6结论 (18)1 引言1.1 目的该文档针对独立智能供电及生活保障系统的需求,给出了提供智能供电的直流微电网系统框架,并根据这一框架搭建理论模型和仿真模型。
验证这一直流微电网系统的功能可行性。
1.2 文档格式本文档按以下要求和约定进行书写:(1)页面的左边距为2.5cm,右边距为2.0cm,装订线靠左,行距为最小值20磅。
(2)标题最多分三级,分别为黑体小三、黑体四号、黑体小四,标题均加粗。
(3)正文字体为宋体小四号,无特殊情况下,字体颜色均采用黑色。
(4)出现序号的段落不采用自动编号功能而采用人工编号,各级别的序号依次为(1)、1)、a)等,特殊情况另作规定。
1.3 术语1.4 参考文献2 系统概述图1 直流微网的系统框图图1为直流微网的系统框图,仿真系统包括以下几个部分:1)PV组件的特性模型2)蓄电池的模型3)PV组件后的DCDC拓扑模型和控制模型4)蓄电池后双向DCDC1的拓扑模型和控制模型5)逆变器包括:单相逆变器和三相逆变器的拓扑模型和控制模型6)交流负载模型7)直流负载模型8)超级电容模型(暂缺)9)超级电容后双向DCDC2的拓扑模型和控制模型(暂缺)10)柴油机模型(暂缺)11)智能控制器2与光伏智能控制器的协调控制模型(暂缺)3直流微网的能量管理方法能量管理思想:管理微网中各分布电源的能量流动,使得微网工作最优状态。
以下为结合我们项目的一个能量管理原则,有了这个管理原则,就可以明确各个分布电源的控制方法。
基于MATLAB的电力系统仿真讲解

基于MATLAB的电力系统仿真摘要:目前,随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长,电力系统规模越来越庞大,超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用,这对于合理利用能源,充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。
另一方面,随着国民经济的高速发展,以城市为中心的区域性用电增长越来越快,大电网负荷中心的用电容量越来越大,长距离重负荷输电的情况日益普遍,电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色,电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。
随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高,电力系统中许多计算和控制问题日益复杂,从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小,因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。
电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行,可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。
本文根据电力系统的特点,利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型,得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果,并分析了这一暂态过程。
通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。
关键词:电力系统;三相短路;故障分析;matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract:Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ;Three-phase short-circuit ;Fault analysis ;MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。
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。
第8章MATLAB在高压直流输电及柔性输电中的仿真实例

作用
Voltage Regulator
电压调节,计算触发角
Gamma Regulator
计算熄弧角
Current Regulator
电流调节,计算触发角
Voltage Dependent Current Ord 根据直流电压值改变参考电
er Limiter
流值
Low AC Voltage Detection
A
A
A
B
B
B
C
C
C
phi = 80 deg. 3rd harm.
aA bB cC Brect
A
+
B
C
-
Rectifier
AC filters 50 Hz
600 Mvar
0.5 H
Rectifier Control and Protection
? More info
Read the Model properties for initialisation details
图8-5 滤波器子系统结构
图8-6 直流系统调节特性
8.1.4 HVDC系统的起停和阶跃响应仿 真
1)晶闸管在0.02s时导通,电流开始增大,在0.3s时达到最小稳 态参考值0.1p.u.,同时直流线路开始充电,使得直流电压为1.0 p.u.,整流器和逆变器均为电流控制状态。 2)在0.4s时,参考电流从0.1p.u.斜线上升到1.0p.u.(2 kA), 0.58s时 直流电流到达稳定值,整流器为电流控制状态,逆变器为电压 控制状态,直流侧电压维持在1p.u.(500kV)。 3)在0.7s时,参考电流出现-0.2p.u.的变化,在0.8s时恢复到设定 值。 4)在1.0s时,参考电压出现-0.1p.u.的偏移,在1.1s时恢复到设定 值。 5)在1.4s时,触发信号关断,使得电流斜线下降到0.1p.u.。
华电电气-高压直流输电-结课作业-基于MATLAB的HVDC仿真

基于MATLAB的HVDC仿真一、引言高压直流输电(HVDC)近年来在世界各地迅速发展,在我国也因“西电东送、南北互供、全国联网”而成为电力建设的热点。
目前除葛上、天广两个500 kV 直流工程已投运外,还有三峡—广东、贵州—广东、三峡—常州等多个直流工程已开工。
作为电力系统研究、规划、设计和运行分析的重要手段,本文利用MATLAB PSB(以Simuiink 为运行环境)对HVDC 系统的暂态过程进行建模和仿真。
PSB 涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统的仿真模型,它由以下6 个子模块库组成:①电源模块库:包括交、直流电压源,交流电流源,可控电压、电流源等。
②基本元件模块库:包括串(并)联RLC 负载/ 支路、线性变压器、饱和变压器/ 互感器、断路器、N 相分布参数线路、单相π形集中参数传输线路和浪涌放电器等。
③电力电子模块库:包括二极管、晶闸管、GTO、MOSFET 和理想开关等。
④电机模块库:包括励磁装置、水轮发电机及其调节器、异、同步电动机及其简化模型和永磁同步电动机等。
⑤连接模块库:包括地、中性点和母线(公共点)。
⑥测量模块库:包括电流与电压测量。
在6 个子库的基础上,可根据需要组合封装出更为复杂的常用模块比如附加模块库(Poweriib EXtras)中的三相电气系统。
附加库中还包括均方根测算、有功与无功功率测算、傅里叶分析、可编程定时器和同步触发脉冲发生器等。
二、HVDC模型介绍(一)HVDC系统的基本结构与工作原理HVDC 系统由换流站(亦可用作整流站、逆变站)和HVDC 线路组成,它有多种接线方式。
单极(双桥)大地回流换流站(见图1)的主要设备有:图 1单级(双桥)大地回流换流站(1)换流变压器,变交流电压为桥阀所需电压。
(2)换流器,由晶闸管组成,用作整流和逆变。
换流器一般采用三相桥式( 有单、双桥两类)线路,每桥有6 个桥臂(即6 脉冲换流器),如天生桥—广州1 500 kV HVDC 系统晶闸管块的额定电压为8kV ,用78 个块串联组成阀体。
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Advances in Energy and Power Engineering 电力与能源进展, 2013, 1, 39-44 /10.12677/aepe.2013.12007Published Online June 2013 (/journal/aepe.html) The Simulation of HVDC Transmission System Based onMATLABYuanshuo FengSchool of Electrical and Electronic Engineering, Shandong University of Technology, ZiboEmail:************************Received: Mar.19th, 2013; revised: Apr. 11th, 2013; accepted: Apr. 28th, 2013Copyright © 2013 Yuanshuo Feng. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre-stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.Abstract: HVDC (High V oltage Direct Current) transmission takes an increasingly important position in the long dis-tance and high-power transmission project, for its large power of transmission, low cost and good performance advan-tages of control. The research of high voltage dc transmission system has important significance. The principle of high- voltage direct current (HVDC) transmission system is introduced briefly. Then a simulation model of HVDC system using Matlab/Simulink is established. We can observe the dynamic performance of the high voltage dc transmission system accurately.Keywords: HVDC; Matlab/Simulink; Simulation基于MATLAB的高压直流输电系统的仿真冯媛硕山东理工大学电气与电子工程学院,淄博Email:************************收稿日期:2013年3月19日;修回日期:2013年4月11日;录用日期:2013年4月28日摘要:高压直流输电以其传输功率大、线路造价低、控制性能好等优点,在远距离、大功率输电中占有越来越重要的地位,对于高压直流输电系统的研究有重要意义。
本文介绍了高压直流输电(HVDC)系统的基本原理,利用Matlab中的Simulink对HVDC系统进行建模和仿真分析。
由仿真结果能较准确地观测暂态过程中高压直流输电系统的动态性能。
关键词:高压直流输电;Matlab/Simulink;仿真1. 引言随着电力系统需求的增加以及电力技术的发展,高压直流输电(High V oltage Direct Current简称HVDC)因其特有的输电优势在世界上得到迅速发展,与交流输电系统相比,高压直流输电系统具有以下特点:输电线路造价低,电能损耗小。
采用直流线路互联的交流系统发生故障后,高压直流输电控制系统可通过快速改变功率输送方向避免过大的故障电流进入故障侧,不需要更换断路器等设备,并且直流线路电流调节更容易,短路电流更小,更容易实现直流输电系统的快速控制。
直流输电系统通过换流设备将位于两侧的交流系统隔离开,因此交流系统之间不需要同步运行,可实现电网的非同步互联[1]。
高压直流输电在我国电力系统发展中发挥着重要的作用,为了准确的研究高压直流输电系统运行过程,就必须建立与实际控制系统一致的准确控制系统仿真模型,对控制系统性能进行详细的研究以改善高压直流输电系统的运行性能并增强控制系统的可靠性。
因此采用电力系统仿真软件针对实际高压直流输电控制系统建立仿真模型是高压直流输电研究的重要内容[2]。
所以研究HVDC的结构、运行原理及控制方法,对HVDC进行建模与仿真,分析系统的稳态、动态特性是非常重要的。
本文采用MATLAB对高压直流输电系统进行数值仿真。
MATLAB丰富的工具箱方便用户对目标参数进行优化及对仿真结果做出处理,Simulink图形界面为用户提供了良好的仿真环境,可实时地显示结果。
在此模型基础上进行了系统的稳态、直流线路故障、逆变器交流侧接地故障仿真,得出相应的仿真波形,验证了HVDC模型的有效性[3]。
2. 高压直流输电的基本原理直流输电系统由整流站、直流线路和逆变站三部分组成。
整流站和逆变站统称为换流站。
换流站的主要设备是换流器,其作用是实现交流电和直流电的相互转换。
换流器分为整流器和逆变器[4]。
直流输电系统的工作过程:由交流系统I(送电端)送出交流功率给整流站的交流母线,经换流变压器送到整流器,整流器将交流功率变换成直流功率,然后由直流线路把直流功率输送给逆变站内的逆变器,逆变器将直流功率变换成交流功率,再经换流变压器,把交流功率送入到受电端的交流系统II,系统基本组成如图1所示。
HVDC是基于直流传输原理,使用了电力电子技术,为了将所传输的直流功率变换到交流电网中,并通过控制功率的交换来达到改善电力系统性能的基本目标。
HVDC可以通过可控的交直流变换和直流传输实现超远距离电力的经济传输。
直流输电两端的直流电压及其间的直流电流可以通过控制换流站内的换流器来进行快速调节,通常是由逆变站控制直流电压,整流站控制直流电流(或功率),从而实现可控的输送功率。
直流输电线路不传输无功功率,但基于晶闸管的整流器和变换器在进行换流时,均需一定量的无功功率。
整流站和逆变站的换流器是相同的设备,只是运行状态不同而已。
换流器在整流运行状态时,它的直流电压正方向与在逆变运行状态时相反,这是靠改变触发相位来实现的。
换流站是HVDC输电系统的核心部分。
用来完成电力变换过程的三相换流器有两种基本结构:电流源换流器(CSC)和电压源换流器(VSC)。
早期高压直流输电系统常采用晶闸管换流阀作为基本开关器件。
在20世纪90年代以后,新的大功率自换相器件(如GTO和IGBT)出现,而且数字信号处理强大的计算处理能力,使得电压源换流技术得到很好发展。
目前工程上采用的电流源换流器的基本换流单元包括6脉动换流单元(三相桥式换流回路)和12脉动换流单元(由两个交流侧电压相位差30˚的6脉动换流器组成)[5]。
对于12脉动换流单元可采用双绕组换流变压器或三绕组换流变压器,其阀侧绕组的接线方式必须为一个星形接线,另一个为三角形接线。
其中换流变压器均为有载调压变压器。
在长距离、大容量高压直流输电系统中,换流变压器往往采用单相双绕组式。
12脉动换流单元在交流侧和直流侧分别产生12 k ± 1次和12 k次的特征谐波。
12脉动换流单元原理接线图如图2和3所示。
交流系统II1——换流变压器,2——换流器,3——平波电抗器,4——交流滤波器,5——无功补偿设备,6——断路器,7——直流滤波器,8——交流母线。
Figure 1. The principle diagram of HVDC图1.HVDC原理图Figure 2. Double winding in converter transformer图2. 双绕组换流变压器Figure 3. Three winding in converter transformer图3. 三绕组换流变压器其中换流变压器是将送端交流系统电压变为整流桥所需要的电压,将逆变器输出的电压变为受端交流系统所需要的电压。
平波电抗器是减小直流电压、电流的波动,受扰时抑制直流电流的上升速度。
滤波器是交流侧滤波器一般装在换流变压器的交流侧母线上,主要作用是抑制换流器产生的注入系统的谐波电流,同时部分补偿换流器吸收的无功功率。
直流侧滤波器一般并联接于直流极线上,主要作用是抑制换流器产生的注入直流线路的谐波电流。
通常由静电电容器(包括滤波器电容)、静止无功补偿器为直流线路提供无功补偿。
逆变器是将直流电转化为交流的换流器。
直流输电工程所用的逆变器,大部分为有源逆变器,它要求逆变器所接的交流系统提供换相电压和电流,即受端交流系统必须有交流电源。
无论是整流器还是逆变器,适当地控制整流器的触发延迟角α和逆变器的触发越前角β便可以得到各种电压–电流特性。
HVDC系统中可通过调节α和β来控制线路上的电压、电流和传输的功率。
一般情况下,换流站的控制方式是整流侧采用定直流电流控制方式,逆变侧采用定关断越前角控制方式和定直流电压控制方式[6]。
3. HVDC系统仿真模型在Matlab/Simulink环境下,利用电力系统模块(Power System Block, PSB)中的仿真模块对HVDC系统建立仿真模型。
这里是建立基于12脉冲晶闸管变流器的HVDC系统模型,然后进行仿真分析。
建立的模型如下图3所示。
在此模型中,500 kV、5000 MV A、60 Hz的交流系统通过1000 MW(500 kV,2 kA)的直流输电线路与345 kV、10000 MV A、50 Hz的交流系统相连。
两个交流系统的相角均为80˚,基频分别为为60 Hz和50 Hz,并带有3次谐波。
整流器和逆变器都是12脉冲转换器,使用两个通用桥模块连接。
在该模型中双击可以打开看到转换器是如何建立的,这两个变换器是通过300 km的线路和0.5 H的平波电抗器连接起来。
换流变压器是由三相变压器(三绕组)模块建立的,变压器抽头的位置是固定的,由换流变压器的原边电压的一个乘法因子确定(整流器侧设为0.90,逆变器侧设为0.96)。
两个断路器模块分别用来仿真整流器直流侧故障和逆变器交流侧故障。