面向无源网络的VSC-HVDC系统仿真研究
- 格式:pdf
- 大小:556.74 KB
- 文档页数:8
电力电子仿真实验实验报告院系:电气与电子工程学院班级:电气1309班学号: 17学生姓名:王睿哲指导教师:姚蜀军成绩:日期:2017年 1月2日目录实验一晶闸管仿真实验........................................ 错误!未定义书签。
实验二三相桥式全控整流电路仿真实验.......................... 错误!未定义书签。
实验三电压型三相SPWM逆变器电路仿真实验..................... 错误!未定义书签。
实验四单相交-直-交变频电路仿真实验.......................... 错误!未定义书签。
实验五 VSC轻型直流输电系统仿真实验.......................... 错误!未定义书签。
实验一晶闸管仿真实验实验目的掌握晶闸管仿真模型模块各参数的含义。
理解晶闸管的特性。
实验设备:MATLAB/Simulink/PSB实验原理晶闸管测试电路如图1-1所示。
u2为电源电压,ud为负载电压,id为负载电流,uVT 为晶闸管阳极与阴极间电压。
图1-1 晶闸管测试电路实验内容启动Matlab,建立如图1-2所示的晶闸管测试电路结构模型图。
图1-2 带电阻性负载的晶闸管仿真测试模型双击各模块,在出现的对话框内设置相应的模型参数,如图1-3、1-4、1-5所示。
图1-3 交流电压源模块参数图1-4 晶闸管模块参数图1-5 脉冲发生器模块参数固定时间间隔脉冲发生器的振幅设置为5V,周期与电源电压一致,为(即频率为50Hz),脉冲宽度为2(即º),初始相位(即控制角)设置为(即45º)。
串联RLC分支模块Series RLC Branch与并联RLC分支模块Parallel RLC Branch的参数设置方法如表1-1所示。
表1-1 RLC分支模块的参数设置元件串联RLC分支并联RLC分支类别电阻数值电感数值电容数值电阻数值电感数值电容数值单个电阻R0inf R inf0单个电感0L inf inf L0单个电容00C inf inf C 在本系统模型中,双击Series RLC Branch模块,设置参数如图1-6所示。
向无源网络供电的VSC_HVDC系统仿真研究无源电网是指没有独立的发电设备,而是通过连接到其他电网中的发电机来获取电力的电网系统。
VSC(Voltage-Source Converter) HVDC (High Voltage Direct Current)系统是一种特殊的HVDC系统,它通过使用可控的开关设备,将交流电转换为直流电,并将其输送到远距离的电网。
VSC_HVDC系统是无源电网供电的一种重要方式,对VSC_HVDC系统的仿真研究可以有效地评估系统的性能和稳定性。
本文将对VSC_HVDC系统的仿真研究进行探讨,并分析其在无源电网供电方面的应用。
首先,在进行VSC_HVDC系统仿真研究时,需要确定仿真模型的准确性。
仿真模型应包含所有与系统相关的元件和参数,如电力电子器件、控制系统和传输线路等。
同时,仿真应考虑不同负载条件下的电力输送情况,以评估系统的稳定性和性能。
其次,在进行VSC_HVDC系统仿真研究时,需要考虑到电力电子器件的特性和控制策略的选择。
电力电子器件是实现交流到直流转换的关键部件,选择合适的器件可以提高系统的效率和稳定性。
控制策略将影响系统的响应和稳定性,在仿真研究中需要对不同的控制策略进行比较和评估。
此外,无源网络供电的VSC_HVDC系统需要考虑到电力平衡和频率控制的问题。
在无源电网中,电力平衡和频率控制是引入外部电网的重要问题。
通过仿真研究,可以对系统的平衡和控制方法进行优化,以提高系统的稳定性和性能。
最后,进行VSC_HVDC系统仿真研究时,还需考虑到系统的故障处理和保护机制。
在发生故障时,VSC_HVDC系统需要能够迅速稳定,并采取相应的保护措施以防止进一步损坏。
在仿真研究中,可以模拟不同类型的故障情况,并对系统的稳定性和保护机制进行评估。
综上所述,对无源电网供电的VSC_HVDC系统进行仿真研究可以为系统的优化和改进提供重要的参考。
通过准确的仿真模型、合适的电力电子器件和控制策略的选择、电力平衡和频率控制以及故障处理和保护机制的考虑,可以提高系统的性能和稳定性,以满足无源电网供电的需求。
向无源网络供电的MMC型直流输电系统建模与控制管敏渊;徐政【摘要】模块化多电平换流器(MMC)是一种适合用于电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)的多电平电压源换流器拓扑.本文分析了向无源网络供电的MMC 型VSC-HVDC的系统结构和工作原理,给出了MMC型VSC-HVDC通用的换流系统和受端交流系统的数学模型,据此建立了无源逆变的内环电流和外环电压的双闭环控制系统.通过给定无源逆变的同步相位,保证了供电频率的不变性.在PSCAD/EMTDC中搭建了向无源网络供电的MMC型VSC-HVDC仿真系统,对有功和无功负荷增加以及交流电压抬升等三种工况进行了仿真研究.仿真结果表明所设计的控制器可以实现快速精确的电压电流反馈控制,具有良好的稳态精度和暂态响应特性,能够向无源网络提供高质量的电能供应.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2013(028)002【总页数】9页(P255-263)【关键词】模块化多电平换流器;电压源换流器型高压直流输电;无源网络;矢量控制;双闭环【作者】管敏渊;徐政【作者单位】浙江大学电气工程学院杭州 310027;浙江大学电气工程学院杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TM7211 引言基于晶闸管的传统直流输电技术需要借助外部电源实现换相,因此无法向无源网络供电[1]。
这是传统直流输电的重要技术缺陷。
电压源换流器型直流输电技术,也称为柔性直流输电技术,是新一代的直流输电技术。
VSC-HVDC采用可关断器件,无须借助外部电源实现换相,可以向无源网络供电,从而拓展了直流输电技术的应用领域[2-5]。
随着国民经济的发展,向城市中心和海上孤岛等无源负荷供电以及间歇型分布式能源系统并网的需求日益增加。
在实际工程方面,ABB公司的 Troll A VSC-HVDC工程已于2005年投运,用于向海上油气平台提供低成本、高可靠性的清洁电能,取得了很好的经济技术效果[6];另外,该公司的Valhall等多个类似的工程也正在建设当中[7]。
多端柔性直流输电(VSC—HVD)系统直流电压下垂控制学院:姓名:学号:组员:指导老师:日期:摘要:多端柔性直流输电系统(voltage sourcedconverter basedmulti-terminal high voltage direct current transmission,VSC-MTDC)与传统的电网换相换流器构成的多端直流输电系统相比,具有控制灵活、能够与短路容量较小的弱交流系统甚至无源交流系统相连、扩建容易等诸多优点直流电压的稳定直接影响到直流潮流的稳定,因此直流电压控制是多端柔性直流输电系统稳定运行的重要因素之一。
下垂控制策略具有无需通讯、可靠性较高等优点,但存在直流电压质量较差、功率分配不独立、参数设计困难等问题。
本文首先介绍了多端柔性直流输电系统控制方法的分类比较,然后重点介绍了下垂控制数学模型,分析MTDC 系统中下垂控制参数对直流电压与电流(功率)的影响机理,研究满足MTDC 系统功率平衡和直流电压稳定的V-I(V-P)下垂特性曲线。
关键词:VSC-MTDC 下垂控制模块化多电平换流器一、引言基于电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)的高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)技术(HVDC based on VSC,VSC-HVDC,也称柔性直流输电技术)系统以其灵活性、经济性和可靠性,在新能源并网、城市直流配电网、孤岛供电等领域有着广泛的应用前景。
MTDC 系统接线方式分为串联、并联和混联等,目前主要采用并联式[1]。
并联接线的MTDC 系统中所有VSC 工作于相同直流母线电压下,因此直流电压控制是系统稳定运行的关键,类似于交流系统中的频率控制。
多端柔性直流输电系统级直流电压控制策略可以分为三大类,分别是单点直流电压控制策略、多点直流电压控制策略以及直流电压斜率控制策略。
单点直流电压控制策略将一个换流站作为直流电压控制站,其余换流站负责控制其他的变量,例如交流功率、交流频率、交流电压等,系统中仅有一个换流站对直流电压进行控制,如果这个换流站失去了直流电压的控制能力,整个柔性直流输电系统的潮流将失稳,因此单点直流电压控制策略的适用性较差。
双端VSC-HVDC系统建模及控制方法研究梁律;罗隆福;黄肇;陈尚敏;林艺熙【摘要】在dq0坐标系下建立了双端VSC-HVDC系统的数学模型,并基于该坐标系制定了相应的控制策略.所采用的控制器由外环控制器和内环控制器构成,外环控制器由基于常规PI调节器的定功率控制器/定电压控制器构成,输出为内环控制器的参考值;内环电流控制器采用电流反馈和电压前馈的解耦控制策略,实现电流的快速跟踪控制.此外,针对VSC-HVDC启动时需要限流和限压的要求,在启动前投入限流电阻,确保系统能够平稳快速的响应,系统达到稳态后切除限流电阻.最后,在PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所设计的控制器具有很好的调节性能.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】5页(P675-679)【关键词】VSC-HVDC;电流反馈;电压前馈;解耦控制;PSCAD/EMTDC【作者】梁律;罗隆福;黄肇;陈尚敏;林艺熙【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;中国南方电网超高压输电公司广州局,广东广州510405;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;湖南省电力公司检修公司,湖南长沙410004;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TM721基于电压源换流器的高压直流输电(Voltaged-Source Based Converter of High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)技术于1990年由加拿大McGill大学学者Boon-Teck Ooi等人首次提出。
1997年,ABB公司首次实现了电压源换流器高压直流输电实验性工程 (Hallsjon工程)的成功运行。
此后,VSC-HVDC获得了较快的发展和应用。
输配电工程设计论文论文题目:直流输电工程中关键技术分析指导老师:学生姓名:学号:专业名称:[电气工程及其自动化]班级:2022年4月27日目录目录 (2)摘要 (3)一、引言 (4)二、特高压直流换流阀技术 (4)2.1、特高压直流输电的需求 (4)2.2、特高压直流输电的作用 (5)2.3、自主特高压换流阀开发的重大意义 (5)2.4、高压直流换流阀研发方式 (5)2.5、自主研发换流阀关键技术研究 (5)三、柔性直流输电技术 (6)3.1、柔性直流输电的系统结构和基本原理 (6)3.2、柔性直流输电的技术特点及其应用领域 (8)四、直流工程系统调试中的关键技术分析 (10)4.1、系统调试方案的编写 (10)4.2、最后断路器跳闸保护原理 (11)参考文献 (11)【题目】:直流输电工程中关键技术分析【英文题目】:“HVDC project in key technical analysis”【摘要】:高压直流输电技术通常包括常规高压/特高压直流输电技术、柔性直流输电技术和其它新型直流输电技术等。
本文主要介绍了柔性直流输电的系统结构、基本工作原理和技术特点和特高压直流换流阀技术以及直流工程系统调试过程中几个关键技术问题的分析和解决过程等。
【ABSTRACT】:HVDC technology typically include an analysis of conventional high pressure / UHV DC transmission technology, flexible HVDC HVDC technology and other new technologies. This paper describes the system architecture analysis and resolution process, the basic working principle and technical characteristics and flexible HVDC HVDC converter valve technology and engineering systems commissioning process DC several key technical issues and so on.【关键词】:柔性直流输电技术,高压直流换流阀技术,直流工程系统调试技术【key words】:Flexible HVDC technology, HVDC valve technology, HVDC system debugging techniques一、引言随着能源紧缺和环境污染等问题的日益严峻,国家将大力开发和利用可再生清洁能源,优化能源结构。
向无源网络供电的VSC_HVDC系统仿真研究无源网络是指电网不主动向系统注入有功电能,只接收负荷消耗的电能。
而VSC_HVDC(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current)系统是一种采用电压源变流器的高压直流输电系统。
本文旨在进行无源网络供电下VSC_HVDC系统的仿真研究。
首先,我们需要明确无源网络供电的特点。
无源网络是由传统的大型电机负载、电厂或其他小型电源供电,这些负载受电网影响变化不大,不能主动向电网注入有功电能,只能负荷消耗电能。
这对于电力系统来说,存在着一定的挑战。
传统的无源网络在面对电能负载波动时,很容易导致频率和电压的不稳定。
为了解决无源网络下的电能供应问题,VSC_HVDC系统应运而生。
VSC_HVDC系统采用了电压源变流器,可以将直流电能转化为交流电能并注入电网中。
因此,VSC_HVDC系统能够在无源网络中扮演重要的角色,通过调节输电功率实现电能的稳定供应。
为了进行仿真研究,我们可以采用电力系统仿真软件,如PSSE、PSCAD等。
首先,需要建立无源网络模型,包括负荷、电源等元件的参数以及网络拓扑结构。
然后,建立VSC_HVDC系统的模型,包括电压源变流器、直流线路、滤波器等。
在仿真过程中,可以设置一定的负荷波动,并观察VSC_HVDC系统对电网频率和电压的调节能力。
在研究中,可以通过调节VSC_HVDC系统的输电功率,观察无源网络的频率和电压的变化情况。
可以研究不同负荷波动情况下,VSC_HVDC系统的响应速度和稳定性。
同时,也可以比较传统的无源网络和引入VSC_HVDC系统后的电网性能差异,分析VSC_HVDC系统对无源网络的电能供应带来的影响。
此外,还可以研究VSC_HVDC系统的控制策略,包括电压控制、功率控制等。
通过仿真研究,可以评估不同控制策略对系统性能的影响,并进行优化调整。
综上所述,无源网络供电下VSC_HVDC系统的仿真研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
LCCHVDC和VSCHVDC输电系统的通用建模方法和运行特性分析一、本文概述随着可再生能源的快速发展和电网互联需求的增加,高压直流输电(HVDC)技术,特别是基于线换相换流器(LCC)和电压源换流器(VSC)的HVDC系统,已成为远距离大功率电力传输和电网互联的重要选择。
这两种输电系统在结构和控制策略上存在显著差异,给电网建模和运行特性分析带来了挑战。
本文旨在提出一种通用的建模方法,用于分析LCCHVDC和VSCHVDC输电系统的运行特性,以期为电网规划、设计和运行提供理论支持。
本文首先介绍了LCCHVDC和VSCHVDC输电系统的基本原理和关键技术,包括换流器的拓扑结构、控制策略以及相应的数学模型。
在此基础上,提出了一种通用的建模方法,该方法结合了两种输电系统的共同特点和差异,通过调整模型参数和控制策略,可实现对LCCHVDC 和VSCHVDC输电系统的统一建模。
本文利用所建立的通用模型,对LCCHVDC和VSCHVDC输电系统的运行特性进行了详细分析。
这包括稳态运行特性、动态响应特性以及故障穿越能力等方面。
通过对比分析,揭示了两种输电系统在运行特性上的共性和差异,为电网规划和运行提供了有益参考。
本文总结了LCCHVDC和VSCHVDC输电系统的通用建模方法和运行特性分析结果,并指出了未来研究的方向。
通过本文的研究,可以为电力系统工程师和研究人员提供一个全面、系统的视角,以深入了解和分析LCCHVDC和VSCHVDC输电系统的运行特性,推动高压直流输电技术的发展和应用。
二、和输电系统概述输电系统是电力系统中至关重要的组成部分,它负责将电力从发电站高效、安全地传输到各个用电区域。
在现代电力系统中,随着电力需求的不断增长和可再生能源的广泛接入,传统的输电技术面临着越来越多的挑战。
为了满足这些挑战,LCCHVDC(低损耗串联补偿高压直流输电)和VSCHVDC(电压源型高压直流输电)技术应运而生,它们在提高输电效率、增强系统稳定性和优化电网结构方面发挥着重要作用。
面向无源网络的VSC−HVDC系统仿真研究1梁海峰,李庚银,李广凯,张凯,周明华北电力大学电气工程学院,河北保定(071003)E-mail: hfliang@, ligy@摘要:基于电压源换流器(VSC)的高压直流输电技术(VSC−HVDC)不仅继承了传统直流输电方式在占地面积、输送能量及不增加短路容量等方面的优势,而且由于全控型器件的采用,使其可以直接向无源网络输电,从而成为解决大城市高密度配电网问题的有力措施之一。
本文通过对dq0坐标系下VSC模型的分析,得出VSC−HVDC的有功和无功功率可以分别由i d和i q分量独立控制,并因之设计了定直流电压、定交流电压控制器。
在建立VSC−HVDC向无源网络输电的MATLAB仿真模型的基础上,对定直流电压、定无功功率、定交流电压等控制方式进行了仿真。
仿真结果表明,建立的VSC−HVDC系统能很好地满足向无源网络供电的需要,而且控制方式灵活、简便,并且在传输有功功率的同时,VSC还可以吞吐交流系统的无功功率,起到STATCOM的作用。
关键词:高压直流输电;VSC−HVDC;无源网络;城市电网;MATLAB仿真1.引言随着城市工商业的蓬勃发展和人们生活水平的日益提高,对城市电网的供电能力和供电质量提出了更高的要求。
城市电网,尤其是人口密集地区的大型城市电网,受到了前所未有的挑战,如输电走廊不足、电压不稳等问题急需解决。
高压直流输电(HVDC)与交流输电相比,同样的输电走廊直流的输送能力是交流的1.5倍,所以采用HVDC是缓解输电走廊不足的有力措施。
但对于许多城市电网,出于环境因素考虑,多是无源网,而传统的基于线换相电流源换流器的HVDC无法完成向无源网络供电的任务,从而限制了HVDC的应用。
随着GTO、IGBT等全控型器件的发展,出现了基于电压源换流器(V oltage Source Converter, VSC)的HVDC技术,即VSC−HVDC,由于其传输容量与传统HVDC相比较小,亦称轻型高压直流输电(HVDC Light)[1~3]。
全控型器件的应用赋予了VSC−HVDC一些传统直流输电无法比拟的优点,如可以向无源网络供电[4],同时且独立地控制有功功率和无功功率,动态补偿交流母线的无功功率,稳定交流母线电压等,甚至能够在不受一侧交流系统故障的影响下仍然通过另一正常交流侧输送功率[5],而且可以方便地构成并联多端直流系统。
理论上讲[6],VSC−HVDC能消除有功环流,合理分配有功负荷,克服电压稳定性约束,改善电能质量,所以VSC−HVDC技术是未来城网改造的理想工具。
然而,要想将VSC−HVDC 技术应用到实际之中,深入的仿真研究是必须的。
本文首先通过对dq0坐标系下的VSC数学模型的分析,得出了由i d和i q分量独立控制有功功率和无功功率的关系式。
在此基础上,设计了向无源网络供电的定直流电压和定交流电压控制器,并利用MATLAB 6.5/Simulink®建立了向无源网络供电的VSC−HVDC仿真系统。
利用该仿真系统对各种控制方式下的输电情况进行了仿真,得出了一些有意义的结论。
1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金(项目编号:20010079001)资助--1- 2 -2.VSC 的数学模型典型的三相2电平的VSC 结构如图1所示。
用u sa ,u sb ,u sc 分别代表交流系统侧三相电压瞬时值,i a ,i b ,i c 分别代表流入换流器的三相电流瞬时值,u ca ,u cb ,u cc 分别代表换流器端三相电压瞬时值,U dc 为直流侧电压值,C dc 为直流侧电容值。
交流侧电抗X =ωL ,L表示滤波电感,假设换流器为理想换流器,R 用于等效换流器损耗和变压器电阻损耗。
交流侧三相微分方程的向量形式为:abc cabc sabc abc i u u i LR L L dt d −−=11 (1) 式中,i abc =[i a i b i c ]T ,u sabc =[u sa u sb u sc ]T ,u cabc =[u ca u cb u cc ]T 。
对式(1)进行PARK 变换[7],可得()01000011dq cdq dq sdq dq i P P u i u i dtd L L R L dt d −−−−= (2) 式中,i dq 0=[i d i q i 0]T ,u sdq 0=[u sd u sq u s 0]T ,u cdq 0=[u cd u cq u c 0]T 。
在稳态情况下,假设系统三相对称运行,并令交流侧A 相电压初相角为0°,即u sd =|u s |,u sq =0,忽略换流器和变压器损耗,取R =0,则式(2)可化简为:⎩⎨⎧−=+=dcq q sd cd Xi u Xi u u (3)利用式(3)求取送入换流器的有功功率P 和无功功率Q ,可得到:有功功率 ()d sd q cq d cd i u i u i u P 2323=+= (4)无功功率 ()q sd q sd d sq i u i u i u Q 2323−=−=(5) 根据式(4)、(5)可以看出,假设交流系统为无穷大系统,则u sd 为恒定值,显然有功功率P 和无功功率Q 分别与d 轴电流i d 和q 轴电流i q 成线性关系,因此,通过控制i d 与i q 就可以独立控制系统的有功与无功。
3.控制器设计3.1 基本控制方式根据已有的VSC −HVDC 工程实践,VSC − HVDC 换流站一般有4种基本控制方式[6-10]: (1)定直流电压控制,用以控制直流母线电压和输送到交流侧的无功功率; (2)定直流电流(或功率)控制,用以控制直流电流(或功率)和输送到交流侧的无功功率;(3)定交流电压控制,仅控制交流侧母线电压,适用于无源网络供电。
流侧频率,适用于与风力发电厂连接或黑启动方式。
通常对于一个两端VSC−HVDC系统,必须有一端采用定直流电压控制方式。
由于本文只研究与无源交流系统相联的VSC模型,故采用了(1)和(3)两种控制方式。
为了防止无源交流系统发生故障后产生过电流的情况,对逆变侧VSC在采用定交流电压控制的同时,又加入了过电流检测环节,一旦有过电流发生,就将定交流电压控制转换为过电流限制控制模式。
无源侧控制系统框图如图2所示。
3.2控制器设计根据向无源网络供电的两端VSC−HVDC系统的基本原理,本文针对整流侧和无源侧分别设计了不同的控制器,其中整流侧采用定直流电压控制方式,其控制器设计如图3所示,无源侧采用定交流电压控制方式,其控制器设计如图4所示。
图3中,直流电压的控制是通过四个PI环节共同完成的。
首先是一个电压调节环节,即将直流电压测量值U dc与直流电压参考值U dc_ref进行比较,其误差经过PI1给出系统电流的d轴分量i sd的参考值i d_ref;然后再经过一个电流调节环节,即将i d_ref与i sd比较,其误差经过PI3参与到PWM脉冲发生信号u cd的形成过程中;与此同时,由无功测量值Q与无功参考值Q ref进行比较,经过PI2给出系统电流的q轴分量i sq的参考值i q_ref;i q_ref与i sq比较后的误差经过PI4参与到PWM脉冲发生信号u cq的形成过程中;最后由u cd与u cq产生PWM 脉冲对换流器进行调节,从而达到在保持某一无功功率定值的基础上维持直流电压恒定的目的。
其中信号u cd与u cq的具体产生过程参见式(3),图3中的电抗标么值即指式(3)中的电抗X的标么值。
图3 定直流电压控制器图4中,交流电压的控制是通过一个电压调节环节完成的。
首先将三相交流电压测量值u abc经过dq0变换后与交流电压参考值u ref进行比较,此处的u ref是一个向量[1 0 0]T,分别代表u ref的dq0各轴分量,比较后的误差经过PI调节器分别得到u d、u q、u0分量,参照式(3),-3-- 4 -最终形成PWM 脉冲发生器的输入信号u dq 0,产生PWM 脉冲对换流器进行调节,从而达到维持交流系统电压恒定的目的。
图4 定交流电压控制器4.仿真结果及分析4.1 向无源网络供电的Simulink 仿真模型利用MATLAB 6.5/Simulink ®建立了向无源网络供电的VSC −HVDC 系统仿真模型,如图5所示。
4.2 仿真模型参数在图5所示的仿真模型中,整流侧系统参数为110kV/3000MV A/50Hz ;变压器变比为110/10kV ,YN, d 接线,额定容量50MV A ;低通滤波器1的参数为0.5mH+180µF ;换流器额定容量50MW ,PWM 开关频率2kHz ,调制采用SPWM 方式;直流侧定电压20kV ;直流侧电容C dc =3×104µF ;线路长10km ,线路电阻0.015Ω/km ,电感0.792mH/km ,电容14.4×10-3µF/km ;无源网络母线2额定电压10kV ;低通滤波器2参数为2mH+66µF 。
低通滤波器结构如图6所示。
定直流电压控制器中的PI1和PI2的参数K p = 0.015,K i =1.6;PI3和PI4的参数K p =0.3,K i =20;电抗标么值X =0.1055。
定交流电压控制器中的PI 参数K p =0.4,K i =500;电抗标么值X =0.3。
由于仿真模型是离散系统,因此定义各环节的采样时间均为5µs 。
u sabc _B1 i sabc _B1 U dcQu sabc i sabcU dc QPulses u abc _B2 i abc _B2Pulsesu abci abc图5 向无源网络供电的VSC −HVDC 仿真模型LA B4.3 仿真实验结果(1)无源侧纯电阻负荷变化无源侧纯电阻负荷20MW,0.5s再增加纯电阻负荷20MW。
整流侧系统功率因数p.f.=1,即无功参考值为0,系统只发纯有功。
仿真波形见图7。
(2)无源侧阻感性负荷变化无源侧阻感性负荷20MW,功率因数p.f.=0.85,0.5s再增加一倍同样负荷。
整流侧系统功率因数p.f.=1。
仿真波形见图8。
(3)整流侧无功定值变化在无源侧阻感性负荷20MW,功率因数p.f.=0.85的条件下,整流侧无功定值0.5s由0变为20Mvar,即换流器吸收20Mvar无功功率;1s时无功定值由20Mvar变为-20Mvar,即换流器发出20Mvar无功功率。
仿真波形见图9。
(4)无源侧单相接地故障,过电流限制控制整流侧系统功率因数p.f.=1。
无源侧纯电阻负荷50MW,即I pu.=1时,无源侧0.5s发生a相接地故障,接地电阻0.001Ω。