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 спроектировано, чтобы симулировать 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 две переменных ветви реактивной проводимости соединяются параллельно: одна ветвь управляемого тиристором реактора (TCR), в синем и одной ветви тиристорного переключаемого конденсатора (TSC), в красном.

Одна Фаза Статического Компенсатора Var TCR/TSC

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

Симуляция ветви TCR

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

  2. Добавьте блок Thyristor от библиотеки Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Fundamental Blocks> Power Electronics до модели.

  3. Откройте окно Thyristor Block Parameters и установите 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 скопируйте 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. Добавьте блок Linear Transformer из библиотеки Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Fundamental Blocks> Elements. 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 ветви 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 ветви 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 блока Series RLC Branch и установите параметры как показано в Одной Фазе Статической фигуры Компенсатора Var TCR/TSC.

  9. Добавьте блок Current Measurement из библиотеки Simscape> Electrical> Specialized Power Systems> Fundamental Blocks> Measurements, чтобы измерить первичный ток.

  10. Заметьте, что Тиристорным блокам идентифицировала выход буква m. Этот выход 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 выходе TCR 1 блокируйтесь и сигнал, соединенный в i, вывел i чопорный блок. От Инспектора Данных моделирования выберите Log Selected Signals.

  11. Скопируйте два блока Pulse Generator 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 отправляются 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 ветви TSC

Можно теперь создать ветвь TSC.

  1. Скопируйте ветвь 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 выход блока с блоком терминатора строки. Выберите сигнал и передайте выбранный сигнал потоком Инспектору Данных моделирования.

  4. Вопреки ветви TCR, которая была запущена синхронным импульсным генератором, непрерывный сигнал увольнения теперь применяется к этим двум тиристорам. Удалите два импульсных генератора. Добавьте блок Step и соедините его выход 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 ветви 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.

    Uc=17670×2=24989 V

  6. Дважды кликните блок powergui, и во вкладке Tools, нажмите Initial State. Список всех переменных состояния с их начальными значениями по умолчанию появляется. Значение начального напряжения через конденсатор C (переменная Uc_C) должны быть-0.3141 В. Это напряжение не является точно нулевым, потому что демпфер позволяет циркуляцию маленького тока, когда оба тиристора блокируются. Теперь выберите Uc_C переменная состояния и вводит 24989 в верхнем правом 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