高压直流输电系统的建模与仿真

《高压直流输电系统的建模与仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据《机电技术》2010年第5期机电研究及设计制造高压直流输电系统的建模与仿真周晓华1’2宋春宁1王保录1宋云鹏1(1．广西大学电气工程学院，广西南宁530004：2．广西工学院电子信息与控制工程系，广西柳州545006)摘要：介绍了高压直流输电系统(HVDC)的基本原理，整流侧采用定电流控制方式，建屯了基于MATLAB的高压直流输电系统仿真模型。通过对交流系统以及直流线路短路故障的仿真分析，验证了所建市仿真模型的合理性。仿真结果表明，该方法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仿真；暂态分析

2、中图分类号：TM743文献标识码：A文章编号：1672--4801(2010)05--080--04高压直流输电(HVDC)系统的暂态过程非常复杂，其主要原因在于：在工程实际中各换流阀的触发角为离散变量；换相电压和触发角在暂态过程中不断变化；长距离直流输电线路具有分布参数特性，需考虑其电压、电流变化的波过程。因此，要精确计算直流输电系统的暂态过程，需要求解包含连续变量和离散变量的常微分方程和偏微分方程。虽然从理论上来说并没有什么困难，而且现已开发出一些相应的计算程序，但是计算工作量却很大Ⅲ。MATLAB软件中的Simulink给用户提供了用方框

3、图进行建模的模型接口，与传统的仿真软件包括用微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便和灵活的优点。Simulink中的电力系统模块库(SimPowerSystem)包含了各种交／直流电源、大量电气元器件和电工测量仪表以及分析工具等。利用这些模块可以模拟电力系统运行和故障的各种状态，并进行仿真和分析睇J。利用MATLAB软件的Simulink工具箱及SimPowerSystem模块库，能方便的对高压直流输电系统的稳态及暂态过程进行建模和仿真，可避免复杂的暂态计算和分析，便于直观的分析系统的性能。本文简要介绍了高压直流输电的基本原理，建立了基于

4、MATLAB的HVDC仿真模型，整流侧采用定电流调节方式，并附加了最小触发角限制，针对整流器交流侧发生单相接地、两相接地、三相短路故障以及直流线路发生接地故障的情形，分别进行了仿真和分析。1HVDC的基本原理两端直流输电系统只有一个整流站(送端)和一个逆变站(受端)，其与交流系统只有两个连接端口，是结构最简单的直流输电系统。图1所示为两端单极直流输电系统的原理接线，它包括两端换流站(整流站尺和逆变站，)和直流输电线路。换流站由换流变压器、换流桥、平波电抗器和交直流滤波器等元件组成。图l两端单极直流输电系统原理图交流系统I送出交流功率给整流站的交

5、流母线，经换流变压器送到整流器，把交流功率变换为直流功率，然后由直流输电线路将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为交流功率，再经换流变压器，把交流功率送入受端的交流电力系统II。在稳态工况下，高压直流输电系统传输的有功功率存在以下关系：吃=兄+叱(1)式中，吃为整流站输出的直流功率，且名=％L，兄为逆变站输入的直流功率，且易=％乞，蝎则是直流输电线路的功率损耗，叱=脚。由此可见，改变换流站极对地电压己0、【，。，即可改变直流电流L，并相应改变输送的功率。改变直流电流(或功率)可以通过调节整流器的触发延迟角口或逆变器的越前触发角

6、口(熄弧角万)来实现，这也是直流输电系统的主要调节手段。整流侧常采用定电流的基本调节方式，将直流电流厶与电流给定值k进行比较，所得误差信号经PI调节后作用于移相控制电路来改变整流器的触发延迟角口，达到定电流调节作用。逆变器常用定熄弧角万和定电压的基本调节方式，定熄弧角万万方数据机电研究及设计制造《机电技术》2010年第5期调节是将测量所得熄弧角万与给定值疋，比较，其误差信号经放大后进行移相控制，从而改变逆变器的超前触发角∥。定电压调节方式与定电流调节方式相似，将电压测量值％与给定值够M比较，所得误差信号经放大后进行移相控制，从而改变逆变器的超前

7、触发角∥。此外，在基本调节方式下，常附加某些限制措施。整流侧采用定电流调节方式时，常附加最小触发角限制，使触发角不小于某一最小安全限值；逆变侧采用定电压调节方式时，常附加最小熄弧角限制。U积=492．3kV。由于直流系统的线路电阻与平波电抗器电阻之和吃=4．5+2=6．5Q，故逆变站极对地直流电压为％=％一亿L=479．3kV(3)为简化仿真模型，逆变侧用电动势为479．3kV的直流电源等效[4】，为模拟逆变器起动时的暂态过程，此直流等效电源在0．0275s时投入。整流侧交流母线上接一组交流滤波器，包括电容器组、11次、13次及高通滤波器，容量

8、为600Mvar，并为整流器提供所需的无功功率。2HVDc系统仿真模型的建立3仿真结果与分析根据高压直流输电系统基本原理建立的MATLAB仿真模型如图