Static Synchronous Series Compensator (Phasor Type)
Реализуйте модель фазовращателя трехфазного статического синхронного серийного компенсатора
Библиотека
Simscape / Электрический / Специализированные Энергосистемы / FACTS / основанные на силовой электронике Факты
Описание
Статический синхронный серийный компенсатор (SSSC) является серийным устройством Гибких Систем Передачи AC (FACTS) семейство, использующее силовую электронику, чтобы управлять потоком энергии и улучшить затухание колебания степени относительно энергосистем [1]. SSSC вводит напряжение По сравнению с последовательно с линией электропередачи, где это соединяется.
Однострочная схема SSSC и его блок-схема системы управления
Когда SSSC не использует активного источника питания, введенное напряжение должно остаться в квадратуре с текущей линией. Путем варьирования величины Vq введенного напряжения в квадратуре с током SSSC выполняет функцию переменного компенсатора реактивного сопротивления, или емкостного или индуктивного.
Изменение введенного напряжения выполняется посредством Полученного напряжением конвертера (VSC), соединенного на вторичной стороне связывающегося преобразователя. VSC использует принудительно коммутируемые электронные устройства степени (GTOs, IGBTs или IGCTs), чтобы синтезировать напряжение V_conv из источника напряжения постоянного тока.
Конденсатор, соединенный на стороне DC VSC, действует как источник напряжения постоянного тока. Маленькая активная энергия потребляется от линии, чтобы сохранить конденсатор заряженным и обеспечить преобразователь и потери VSC, так, чтобы введенное напряжение По сравнению с было практически 90 градусами, несовпадающими по фазе с током я. В блок-схеме системы управления Vd_conv и Vq_conv называют компоненты напряжения конвертера V_conv, которые находятся соответственно в фазе и в квадратуре с током. Две технологии VSC могут использоваться в VSC:
VSC использование основанных на GTO инверторов прямоугольной волны и специальных соединительных преобразователей. Обычно четыре трехуровневых инвертора используются, чтобы создать форму волны напряжения с 48 шагами. Специальные соединительные преобразователи используются, чтобы нейтрализовать гармоники, содержавшиеся в прямоугольных волнах, сгенерированных отдельными инверторами. В этом типе VSC основном компоненте напряжения V_conv пропорционален напряжению Vdc. Поэтому Vdc должен варьироваться для управления введенным напряжением.
VSC использование основанных на IGBT инверторов PWM. Этот тип инвертора использует метод Модуляции длительности импульса (PWM), чтобы синтезировать синусоидальную форму волны от напряжения постоянного тока с типичной прерывающей частотой некоторых килогерц. Гармоники отменяются путем соединения фильтров в стороне AC VSC. Этот тип VSC использует фиксированное напряжение постоянного тока Vdc. Напряжение V_conv варьируется путем изменения индекса модуляции модулятора PWM.
Блок SSSC (Phasor Type) моделирует основанный на IGBT SSSC (зафиксированное напряжение постоянного тока). Однако, когда детали инвертора и гармоник не представлены, он может также использоваться, чтобы смоделировать основанный на GTO SSSC в переходных исследованиях устойчивости.
Система управления состоит из:
Замкнутый цикл фазы (PLL), который синхронизирует на компоненте положительной последовательности тока меня. Выход PLL (угол Θ =ωt) используется для расчета прямая ось и компоненты квадратурной оси AC трехфазные напряжения и токи (помеченный как Vd, Vq или Id, IQ на схеме).
Системы измерения, измеряющие q компоненты положительной последовательности AC напряжений V1 и V2 (V1q и V2q), а также напряжение постоянного тока Vdc.
Регуляторы напряжения переменного и постоянного тока, которые вычисляют два компонента напряжения конвертера (Vd_conv и Vq_conv) требуемый получить желаемое напряжение постоянного тока (Vdcref) и введенное напряжение (Vqref). Регулятору напряжения Vq помогает канал, вперед вводят регулятор, который предсказывает напряжение V_conv от ID текущее измерение.
Блок SSSC является моделью фазовращателя, которая не включает подробные представления силовой электроники. Необходимо использовать его с методом симуляции фазовращателя, активированным блоком Powergui. Это может использоваться в системах трехфазного питания вместе с синхронными генераторами, двигателями, динамическими нагрузками, и другими FACTS и системами Возобновляемой энергии, чтобы выполнить переходные исследования устойчивости и наблюдать удар SSSC на электромеханических колебаниях и способности передачи на основной частоте.
Параметры
Параметры SSSC сгруппированы в двух категориях: Power data и Control parameters. Используйте поле списка Display, чтобы выбрать, какую группу параметров вы хотите визуализировать.
Вкладка степени
- Nominal voltage and frequency
Номинальная линия к линейному напряжению в Vrms и номинальная системная частота в герц. Значением по умолчанию является
[ 500e3, 60 ].- Series Converter rating
Номинальная оценка серийного конвертера в ВА и максимальном значении введенного напряжения V_conv на стороне VSC преобразователя (см. однолинейную схему), в pu номинального напряжения фазы к земле. Значением по умолчанию является
[ 100e6, 0.1].- Series Converter impedance
Сопротивление положительной последовательности и индуктивность конвертера, в pu на основе номинальной оценки конвертера и номинального напряжения. R и L представляют сопротивление и индуктивность утечки связывающегося преобразователя плюс сопротивление и индуктивность серийных индукторов фильтрации, соединенных в VSC выход. Значением по умолчанию является
[ 0.16/30, 0.16 ].- Series Converter initial current
Начальное значение положительной последовательности текущий фазовращатель (Величина в pu и Фазе в градусах). Если вы знаете начальное значение текущего соответствия рабочей точке SSSC, можно задать его для того, чтобы запустить симуляцию в устойчивом состоянии. Если вы не знаете это значение, можно уехать [0 0]. Система достигнет установившийся после короткого переходного процесса. Значением по умолчанию является
[0, 0].- DC link nominal voltage
Номинальное напряжение DC соединяется в вольтах. Значением по умолчанию является
40000.- DC link total equivalent capacitance
Общая емкость DC соединяется в фарадах. Это значение емкости связано с оценкой конвертера SSSC, и с DC соединяют номинальное напряжение. Энергия, сохраненная в емкости (в джоулях) разделенный на оценку конвертера (в ВА), является длительностью времени, которая обычно является частью цикла на номинальной частоте. Например, для параметров по умолчанию, (C=375 µF, Vdc=40 000 В, Snom=100 MVA) это отношение составляет 3,0 мс, который представляет 0,18 цикла для частоты на 60 Гц. Если вы изменяете значения по умолчанию номинальной номинальной мощности и напряжения постоянного тока, необходимо изменить значение емкости соответственно. Значением по умолчанию является
375e-6.
Вкладка контроллера
- Bypass Breaker
Задает состояние обходного прерывателя, соединенного в блоке через терминалы A1, B1, C1 и A2, B2, C2. Выберите
External Control(значение по умолчанию),OpenилиClosed. Если обходной прерыватель находится во внешнем управлении, вход Simulink® под названием Обход появляется на блоке, позволяя управлять состоянием обходного прерывателя от внешнего сигнала (0 или 1).- Injected voltage reference Vqref
Задайте компонент квадратурной оси напряжения, введенного на стороне VSC серийного преобразователя в pu. Значением по умолчанию является
0.05.- External
Когда External выбран, вход Simulink под названием Vqef появляется на блоке, позволяя вам управлять ссылочным напряжением от внешнего сигнала (в pu). Параметр Injected voltage reference Vqref поэтому недоступен. Значение по умолчанию очищено.
- Maximum rate of change for Vqref
Максимальная скорость изменения напряжения Vqref, в pu/s. Значением по умолчанию является
3.- Injected voltage regulator gains: [Kp Ki]
Усиления регулятора PI, который управляет введенным напряжением. Задайте пропорциональное усиление Kp в (pu Vq_conv) / (pu V), и интеграл получает Ки, в (pu Vq_conv) / (pu V)/s, где V ошибка напряжения Vq, и Vq_conv является компонентом квадратурной оси напряжения, сгенерированного VSC. Значением по умолчанию является
[0.03, 1.5]/8.Канал прямое усиление вычисляется из параметров Series Converter impedance.
- Vdc regulator gains: [Kp Ki]
Усиления регулятора PI напряжения постоянного тока, который управляет напряжением через DC, соединяют шиной конденсатор. Задайте пропорциональное усиление Kp в (pu Vd_conv)/Vdc, и интеграл получает Ки, в (pu Vd_conv)/Vdc/s, где Vdc является ошибкой напряжения постоянного тока, и Vd_conv является компонентом прямой оси напряжения, сгенерированного конвертером. Значением по умолчанию является
[0.1e-3, 20e-3].
Вводы и выводы
A1 B1 C1Три входных терминала SSSC.
A2 B2 C2Три выходных терминала SSSC.
BypassЭтот вход отображается только, когда Обходной параметр Прерывателя устанавливается на
External Control.Примените Simulink логический сигнал (0 или 1) к этому входу. Когда этот вход высок, обходной прерыватель закрывается.
VqrefЭтот вход отображается только, когда Внешнее управление введенного напряжения параметр Vqref проверяется.
Примените Сигнал Simulink, задающий ссылочное напряжение в pu.
mВыходной вектор Simulink, содержащий 17 внутренних сигналов SSSC. Эти сигналы являются любой напряжением и текущими фазовращателями (комплексные сигналы) или управляющие сигналы. К ним можно индивидуально получить доступ при помощи блока Селектора Шины. Они в порядке:
Сигнал
Группа сигнала
Имена сигнала
Определение
1-3
Степень Vabc1 (cmplx)
Va1 (pu)
Vb1 (pu)
Vc1 (pu)Напряжения Phasor (фаза, чтобы основываться) Va, Vb, Vc на терминалах A1, B1, C1 входа SSSC (pu)
4
Степень
Vdc (V)
Напряжение постоянного тока (V)
5-7
Степень Vabc2 (cmplx)
Va2 (pu)
Vb2 (pu)
Vc2 (pu)Напряжения Phasor (фаза, чтобы основываться) Va, Vb, Vc в SSSC терминалы A2, B2, C2 выхода (pu)
8-10
Степень Vabc_Inj (cmplx)
Va_Inj (pu)
Vb_Inj (pu)
Vc_Inj (pu)Phasors введенных напряжений
По сравнению с = V2-V1 (pu)11-13
Степень Iabc (cmplx)
Ia (pu)
Ib (pu)
Ic (pu)Текущий Ia Phasor, Ib, Ic, вытекающий из терминалов A2, B2, C2 (pu)
14
Управление
Vqref (pu)
Ссылочное значение квадратурной оси
введенное напряжение (pu)15
Управление
Vqinj (pu)
Измеренное введенное напряжение на квадратурной оси (pu)
16
Управление
ID (pu)
Измеренный ток (pu)
17
Управление
modindex
Индекс m модуляции модулятора PWM. Положительное число 0 <m <1. m=1 соответствует максимальному напряжению V_conv, который может быть сгенерирован серийным конвертером без перемодуляции.
Примеры
Смотрите power_sssc пример, который иллюстрирует использование SSSC для затухания колебаний степени на 500 кВ, 60 Гц, системы.
Ссылки
[1] Н. Г. Хингорэни, Л. Гюгий, “Изучая FACTS; Концепции и Технология Гибких Систем Передачи AC”, книга IEEE® Press, 2000