Описание

100-Mvar STATCOM регулирует напряжение в трехшинной системе 500-kV. В 48-импульсном модуле STATCOM используется преобразователь с источником напряжения (VSC), состоящий из четырех 12-импульсных трехуровневых преобразователей GTO. Посмотрите на блок STATCOM, чтобы узнать, как построен инвертор VSC. Четыре набора трехфазных напряжений, полученных на выходе четырех трехуровневых инверторов, подаются на вторичные обмотки четырех фазосдвигающих трансформаторов (-15 град., -7,5 град., 7,5 град., + 7,5 град.). Основные компоненты напряжений, полученные на стороне 500 кВ трансформаторов, добавляются по фазе последовательным подключением первичных обмоток. Для получения подробной информации о работе VSC см. пример «power_48pulsegtoconverter».

При работе в установившемся режиме система управления STATCOM поддерживает основную составляющую напряжения VSC в фазе с напряжением системы. Если напряжение, генерируемое VSC, выше (или ниже) системного напряжения, STATCOM генерирует (или поглощает) реактивную мощность. Величина реактивной мощности зависит от величины напряжения VSC и от реактивов утечки трансформатора. Основная составляющая напряжения VSC управляется изменением напряжения шины постоянного тока. Для изменения напряжения постоянного тока и, следовательно, реактивной мощности угол напряжения VSC (альфа), который обычно поддерживается близким к нулю, временно сдвигается по фазе. Это отставание напряжения VSC или вывод создает временный поток активной мощности, который приводит к увеличению или уменьшению напряжений конденсатора.

Один из трех источников напряжения, используемых в системных эквивалентах 500 кВ, может быть изменен для наблюдения динамической реакции STATCOM на изменения напряжения системы. Откройте меню «Программируемый источник напряжения» и просмотрите последовательность запрограммированных шагов напряжения.

Моделирование

Динамическая реакция STATCOM

Выполните моделирование и просмотрите формы сигналов в блоке объема STATCOM. STATCOM находится в режиме управления напряжением, а его опорное напряжение установлено на Vref = 1,0 pu. Падение напряжения регулятора составляет 0,03 pu/100 VA.Таким образом, когда рабочая точка STATCOM изменяется с полностью емкостной (+ 100 Mvar) на полностью индуктивную (-100 Mvar), напряжение STATCOM изменяется между 1-0,03 = 0,97 pu и 1 + 0,03 = 1,03 pu.

Первоначально программируемый источник напряжения устанавливается на 1,0491 pu, что приводит к напряжению 1,0 pu на клеммах SVC, когда STATCOM находится в нерабочем состоянии. Поскольку опорное напряжение Vref установлено равным 1,0 pu, STATCOM первоначально является плавающим (нулевой ток). Напряжение постоянного тока 19,3 кВ. При t = 0,1 с происходит резкое снижение напряжения на 4,5% (0,955 pu номинального напряжения). SVC реагирует путем генерирования реактивной мощности (Q = + 70 Mvar) для поддержания напряжения на уровне 0,979 pu. Время отстаивания 95% составляет приблизительно 47 мс. В этот момент напряжение постоянного тока увеличилось до 20,4 кВ. Затем при t = 0,2 с напряжение источника увеличивают до 1,045 pu от его номинального значения. SVC реагирует, изменяя свою рабочую точку с емкостной на индуктивную, чтобы поддерживать напряжение на уровне 1,021 pu. В этот момент STATCOM поглощает 72 Мвар и напряжение постоянного тока понижено до 18,2 кВ. Обратите внимание на первую трассу, показывающую первичное напряжение и ток STATCOM, что ток изменяется от емкостного к индуктивному приблизительно за один цикл. Наконец, при t = 0,3 с напряжение источника возвращается к номинальному значению, а рабочая точка STATCOM возвращается к нулю Mvar.

Если вы заглянете в подсистему «Signals and Mocops», вы получите доступ к другим управляющим сигналам. Обратите внимание на переходные изменения альфа-угла при увеличении или уменьшении напряжения постоянного тока для изменения реактивной мощности. Значение устойчивого состояния альфа (0,5 градуса) представляет собой фазовый сдвиг, необходимый для поддержания небольшого активного потока энергии, компенсирующего потери трансформатора и преобразователя.

Регенерация начальных условий

Начальные состояния, необходимые для запуска этого примера в установившемся состоянии, были сохранены в файле «power_statcom_gto48p.mat». При открытии этого примера обратный вызов InitFcn (в окне Свойства модели/обратные вызовы) автоматически загружает в рабочую область содержимое этого файла .mat (переменная xInitial).

Если изменить эту модель или значения параметров компонентов питания, исходные условия, сохраненные в переменной «xInitial», перестанут быть действительными, и Simulink ® выдаст сообщение об ошибке. Чтобы регенерировать исходные условия для измененной модели, выполните следующие действия.

1. В меню Simulation/Configuration Parameters/Data Import/Export Parameters снимите флажок «Initial state» и установите флажок «Final states».

2. В меню Programmable Voltage Source отключите шаги напряжения источника, установив для параметра «Time variation of» значение «none».

3. Убедитесь, что время остановки моделирования равно 0,4 секунды. Заметим, что для формирования начальных условий, когерентных с фазовыми углами источника напряжения 60 Гц, время остановки должно быть целым числом циклов 60 Гц.

4. Начать моделирование. После завершения моделирования убедитесь, что достигнуто устойчивое состояние, просмотрев формы сигналов, отображаемые в области. Конечные состояния, сохраненные в структуре «xFinal» со временем, могут использоваться в качестве начальных состояний для будущего моделирования. Выполнение следующих двух команд копирует эти окончательные условия в «xInitial» и сохраняет эту переменную в новом файле (myModel_init.mat).

>> xInitial=xFinal;

>> save myModel_init xInitial

5. В окне File/Model Properties/Callbacks/InitFcn измените строку «xInitial = init_power_statcom_gto48p» на «load» myModel_init.mat. При следующем открытии этой модели переменная xInitial, сохраненная в файле myModel_init.mat, будет загружена в рабочую область.

6. В меню Simulation/Configuration Parameters выберите «Initial state».

7. Запустите моделирование и убедитесь, что модель запущена в установившемся состоянии.

8. В меню Programmable Voltage Source установите для параметра «Time variation of» значение «Amplitude».

9. Сохраните модель.