高压直流输电上届

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1、MATLAB/Simulink环境下基于晶闸管的HVDC系统仿真摘要：本文分析了高压直流输电（HVDC）的结构和原理，建立了一个12脉冲桥HVDC系统模型并进行了仿真，证明其正确性及可行性。关键词：MATLAB；高压直流输电系统；仿真1、前言高压直流输电工程是以直流电的方式实现电能传输的工程，利用电力电子控制换流技术在送端将交流电转化为直流电将电能送出去，而在受端则将直流电转化为交流电将电能送到受端的交流系统。与传统的交流输电相比，高压直流输电具有明显的技术优点：1）直流输电架空线路只需要正负两极导线，杆塔结构简单、线路造价低，损耗小；2）直流电缆线路输送容量大，造

2、价低，损耗小，不易老化，寿命长，且输送距离不受限制；3）直流输电的两端交流系统经过整流和逆变的隔离，无需同步运行，不存在同步运行的稳定问题，其输送容量和距离将不受同步运行稳定的限制；4）采用直流输电实现电力系统之间的非同步联网，不需要增加被联电网的短路容量，也不需要由于短路容量的增加而要更换断路器以及电缆要求采取限流措施；5）适合高电压、远距离大容量输电。鉴于高压直流输电在技术和经济上得特点，它主要应用于长距离大容量架空输电、电网互联、长距离海底电缆输电等场合。世界上很多国家都采用了高压直流输电技术，经过半个世纪的发展，目前包括在建工程内，世界上已有近百个HVDC工

3、程，遍布五大洲20多个国家。在我国，随着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SirePowerSystem使得HVDC的建模及仿真简单易行。2、HVDC的结构及基本原理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(3n单极和双极)。图1是一个单极联络线系统的结构图。图1单极直流输

4、电系统的典型结构图8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／△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。直流输电系统是一种高度可控的输电系统，

5、可通过控制换流站中整流器的触发延迟角α和逆变器的逆变角γ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。3、HVDC建模本文利用Simullnk和Sire—PowerSystem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Simullnk及SimPoweSystem中的标准模块。见图2。图2高压直流输电系统的MATLAB模型图2中，500kV、5000MVA、60HZ的交流系统通过1000MW的直流联络线与345kV、10000MVA、50HZ的交流系统

6、相连。两个交流系统相角均为80°，基频为60HZ和50HZ，并带有3次谐波。两个变换器通过300km的线路和0.5H的平波电抗器连接起来。1）HVDC结构双击图2中的“整流环节”（Rectifier）子系统，如图3所示。其中，变换器变压器用三项三绕组变压器模块等效替代，接线方式为Y0-Y-△接线，变换器变压器的抽头用一次绕组电压的倍数（整流器选0.90，逆变器选0.96）来表示。8图3“整流环节”子系统结构图双击图3中的“整流器”子系统，如图4所示。图中，整流器是用两个桥模块串联而成的12脉冲变换器。图4“整流器”子系统结构图“逆变环节”（Inverter）子系统结

7、构和“整流环节”子系统结构相似。从交流侧看，HVDC变换器相当于谐波电流源；从直流侧看，HVDC变换器相当于谐波电压源。交流和直流侧包含的谐波次数由变换器的脉冲路路数p决定，分别为kp+1（交流侧）和kp（直流侧）次谐波，其中k为任意整数。对于本例，脉冲为12路，因此交流侧谐波分量为11次、13次、23次、25次…，直流侧谐波分量为12次、24次…为了抑制交流侧谐波分量，在交流侧并联了交流滤波器。交流滤波器为交流谐波电流提供低阻抗并联通路，在基频下，交流滤波器还向整流器提供无功。打开图2中的“滤波器”（ACfilters）子系统，如图5所示。可见，交流滤波器电路