Представление силовой электроники

Введение

В этом разделе вы

  • Узнать, как использовать компоненты силовой электроники

  • Узнать, как использовать преобразователи

  • Измените начальные условия схемы

Программное обеспечение Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems разработано, чтобы моделировать электронные устройства степени. Этот раздел использует простую схему на основе тиристоров как основной пример.

Считайте схему показанной ниже. Это представляет одну фазу статического компенсатора var (SVC), используемого на сети связи на 735 кВ. На вторичном устройстве преобразователя на 16 кВ / на 735 кВ два переменных ответвления реактивной проводимости соединяются параллельно: одно ответвление управляемого тиристором реактора (TCR), в синем и одном ответвлении тиристорного переключаемого конденсатора (TSC), в красном.

Одна Фаза Статического Компенсатора Var TCR/TSC

TCR и ответвлениями TSC оба управляет клапан, состоящий из двух тиристорных строк, соединенных в антипараллельном. Схема демпфера RC соединяется через каждый клапан. Ответвление TSC переключается вкл\выкл, таким образом обеспечивая дискретное изменение шага емкостного тока SVC. Ответвление TCR является фазой, которой управляют, чтобы получить непрерывное изменение сетевого реактивного тока SVC.

Симуляция ответвления TCR

  1. Введите power_new в командной строке, чтобы открыть новую модель. Сохраните его как power_TCRTSC.

  2. Откройте библиотеку Power Electronics и скопируйте блок Thyristor в модель.

  3. Дважды кликните блок, чтобы открыть диалоговое окно Thyristor и установить параметры можно следующим образом:

    Рон

    1e-3

    Lon

    0

    VF

    14*0.8

    RS

    500

    Cs

    0.15e-6

    Заметьте, что схема демпфера является неотъемлемой частью диалогового окна Thyristor.

  4. Переименуйте этот блок TCR 1 и копируйте его.

  5. Соедините этот новый тиристорный TCR 2 в антипараллельном с TCR 1, как показано в Одной Фазе Статического Компенсатора Var TCR/TSC.

    Когда схема демпфера была уже задана с TCR 1, демпфер TCR 2 должен быть устранен.

  6. Откройте диалоговое окно TCR 2 и установите параметры демпфера на

    RS

    Inf

    Cs

    0

    Заметьте, что демпфер исчезает на значке блока.

  7. Блок Linear Transformer расположен в библиотеке Elements. Скопируйте его в модель и откройте ее диалоговое окно. Установите ее номинальную степень, частоту и извилистые параметры (вьющийся 1 = primary; обмотка 2 = secondary) как показано в Одной Фазе Статического Компенсатора Var TCR/TSC.

    Параметр Units позволяет вам задавать сопротивление R и индуктивность утечки L каждой обмотки, а также ответвления намагничивания Rm/Lm, любой в единицах СИ (Омы, henries) или в на модули (pu). Сохраните значение по умолчанию pu устанавливающий, чтобы задать непосредственно R и L в на удельные величины. Как нет никакой третичной обмотки, отмените выбор Трех преобразователей обмоток. Обмотка 3 исчезает на блоке TrA.

    Наконец, установите параметры ответвления намагничивания Rm и Xm в [500, 500]. Эти значения соответствуют резистивным и индуктивным токам на 0,2%. Для получения дополнительной информации о на модуль (pu) система, смотрите Систему На модуль Модулей.

  8. Добавьте источник напряжения, блок Ground и два Ряда блоки Ответвления RLC и установите параметры как показано в Одной Фазе Статической фигуры Компенсатора Var TCR/TSC.

  9. Добавьте текущее измерение, чтобы измерить первичный ток.

  10. Заметьте, что Тиристорным блокам идентифицировала вывод буква m. Этот вывод возвращает Simulink® векторизованный сигнал, содержащий тиристорный ток (Iak) и напряжение (Vak). Эти выходные параметры соединяются с блоками терминаторов строки. Выберите сигнальную линию, соединенную при m выводе блока TCR 1, и сигнал, соединенный в i, вывел i чопорный блок. Из меню Simulation Data Inspector выберите Log Selected Signals.

  11. Скопируйте два генератора импульса Simulink в свою систему, назовите их Pulse1 и Pulse2, и соедините их с логическими элементами тиристорных блоков.

  12. Теперь необходимо задать импульсы синхронизации этих двух тиристоров. В каждом цикле импульс должен быть отправлен в каждый тиристор α степени после нулевого пересечения тиристорного коммутационного напряжения. Установите Pulse1 и параметры блоков Pulse2 можно следующим образом:

    Амплитуда

    1

    Период

    1/60 s

    Ширина импульса (% периода)

    1% (3.6 degrees pulses)

    Задержка фазы

    1/60+T для Pulse1
    1/60+1/120+T для Pulse2

  13. Импульсы, отправленные в TCR 2, задерживаются 180 градусами относительно импульсов, отправленных в TCR 1. Задержка T используется, чтобы задать угол увольнения α. Чтобы получить 120 углов увольнения степени, задайте T в рабочей области путем ввода

    T = 1/60/3;
    

  14. Установите время остановки на 0.1, затем запустите симуляцию. Результаты могут наблюдаться в Инспекторе Данных моделирования, как показано в фигуре.

    Результаты симуляции TCR

Симуляция ответвления TSC

Можно теперь создать ответвление TSC.

  1. Копируйте ответвление TCR (отображенный синим), переименуйте блоки и задайте значение сопротивления и индуктивности как показано в Одной Фазе Статической фигуры Компенсатора Var TCR/TSC.

  2. Соедините конденсатор 308e-6 Фарады последовательно с TSC 1 и клапаном TSC 2.

  3. Соедините блок Voltage Measurement через конденсатор. Соедините вывод блока к блоку терминатора строки. Выберите сигнал и передайте выбранный сигнал потоком Инспектору Данных моделирования.

  4. Вопреки ответвлению TCR, которое было запущено синхронным импульсным генератором, непрерывный сигнал увольнения теперь применяется к этим двум тиристорам. Удалите два импульсных генератора. Скопируйте блок Step от Библиотеки Simulink и соедините ее вывод в обоих логических элементах TSC 1 и TSC 2. Установите его время шага в 1/60/4 (подающий питание на первом положительном пике исходного напряжения).

  5. Запустите симуляцию.

    Когда конденсатор включен от нуля, можно наблюдать в Simulation Data Inspector низкий переходный процесс затухания на уровне 200 Гц, наложенных с компонентом на 60 Гц в конденсаторном напряжении и первичном токе. Во время нормальной операции TSC конденсатор имеет начальное напряжение в запасе начиная с последнего открытия клапана. Чтобы минимизировать заключительный переходный процесс с заряженным конденсатором, тиристоры ответвления TSC должны быть запущены, когда исходное напряжение в максимальном значении и с правильной полярностью. Начальное конденсаторное напряжение соответствует установившемуся напряжению, полученному, когда тиристорный переключатель закрывается. Конденсаторное напряжение является 17.67 kVrms, когда клапан проводит. В то время закрытия конденсатор должен быть заряжен при пиковом напряжении.

  6. Откройте Powergui и выберите Initial States Setting. Список всех переменных состояния с их начальными значениями по умолчанию появляется. Значение начального напряжения через конденсатор C (переменная Uc_C) должно составить-0.3141 В. Это напряжение не является точно нулевым, потому что демпфер позволяет циркуляцию маленького тока, когда оба тиристора блокируются. Теперь выберите переменную состояния Uc_C и введите 24989 в верхнее правое поле. Затем нажмите кнопку Apply, чтобы делать это изменение эффективным.

  7. Запустите симуляцию. Как ожидалось переходный компонент конденсаторного напряжения и текущий исчез. Напряжения, полученные с и без начального напряжения, сравнены в Simulation Data Inspector как показано в фигуре.

    Переходное конденсаторное напряжение с и без первоначального сбора