matlab里调节触发角度,华电电气-高压直流输电-结课作业-基于MATLAB的HVDC仿真

本文介绍了基于MATLAB的高压直流输电(HVDC)系统的建模和仿真,包括HVDC的基本结构、工作原理,以及12脉冲HVDC系统的详细模型。通过控制整流器的触发延迟角和逆变器的逆变角来调节电压、电流和输送功率,分析了系统的稳态V-I特性,并探讨了VDCOL功能,即根据直流电压调整参考电流。

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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࿰

描述 200 MVA(+/- 100 kV DC)强制换向电压源转换器(VSC)互连用于将功率从230 kV,2000 MVA,50 Hz系统传输到另一个相同的AC系统。整流器和逆变器是使用闭合IGBT /二极管的三级中性点钳位(NPC)VSC转换器。正弦脉冲宽度调制(SPWM)切换使用频率为基频27倍(1350 Hz)的单相三角载波。与转换器一起,该站包括AC侧:降压Yg-D变压器,AC滤波器,转换器电抗器;在直流侧:电容器,直流滤波器。不模拟变压器分接开关和饱和特性。 40 Mvar并联交流滤波器是围绕两个主要谐波的第27和第54高通调谐。 0.15 p.u.转换器反应器0.15 p.u.变压器漏电抗允许VSC输出电压相对于AC系统公共耦合点(PCC)(站1的总线B1和站2的B2)的相位和幅度发生偏移,并允许控制变换器的有功和无功功率输出。储存器DC电容器连接到VSC端子。它们会影响系统动态和直流侧的电压纹波。高频阻塞滤波器被调谐到三次谐波,即存在于正极和负极电压中的主谐波。整流器和逆变器通过75km电缆(即2π部分)和两个8mH平滑电抗器相互连接。断路器用于在逆变器AC侧施加三相接地故障。在站1系统中使用三相可编程电压源模块来施加电压下降。 离散控制系统产生三个正弦调制信号,这三个正弦调制信号是桥相电压的参考值。可以计算调制信号的幅度和相位以控制:PCC处的无功和实际AC功率流,或PCC处的无功功率流和极对极直流电压。也可以控制PCC处的AC电压幅度,但是该选项不包括在我们的模型中。用户手册的“VSC-Based HVDC Link”案例研究中提供了控制系统的描述。电源系统和控制系统都被离散化,采样时间Ts_Power = 7.406e-6s,Ts_control = 74.06e-6s。它们是承运期的倍数。请注意,模型的“模型初始化”功能会自动在MATLAB®工作空间中设置这两个采样时间。
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