Описание

Для передачи степени от системы 230 кВ, 2000 МВА, 50 Гц к другой идентичной системе переменного тока используется принудительно коммутируемое соединение преобразователя напряжения (VSC) 200 МВА (+/- 100 кВ постоянного тока). Выпрямитель и инвертор являются трехуровневыми преобразователями VSC с зажимом нейтральной точки (NPC), использующими закрытые IGBT/диоды. В синусоидальной модуляции ширины импульса (SPWM) используется однофазная треугольная несущая волна с частотой 27 раз большей основной частоты (1350 Гц). Наряду с конвертерами, станция включает на стороне переменного тока: понижающий трансформатор Yg-D, фильтры переменного тока, конвертерный реактор; и на стороне постоянного тока: конденсаторы, фильтры постоянного тока. Преобразователи ответвлений трансформатора и характеристики насыщения не моделируются. Фильтры AC 40 Mvar являются 27-м и 54-м высокопроходными, настроенными вокруг двух доминирующих гармоник. 0,15 p.u. конвертерный реактор с 0,15 p.u. реактивное сопротивление утечки трансформатора позволяет напряжению выхода VSC сдвигаться в фазе и амплитуде относительно точки общей связи (PCC) системы переменного тока (шина B1 для станции 1 и B2 для станции 2) и позволяет управлять активной и реактивной степенью выхода преобразователя. Конденсаторы постоянного тока резервуара подключены к клеммам VSC. Они оказывают влияние на динамику системы и пульсацию напряжения на стороне постоянного тока. Высокочастотные блокирующие фильтры настроены на 3-ю гармонику, т.е. основную гармонику, присутствующую в положительных и отрицательных полюсных напряжениях. Выпрямитель и инвертор соединены между собой через 75 км кабель (то есть 2 пи секции) и два 8 мГ сглаживающих реактора. Выключатель используется, чтобы применить трехфазный отказ к отказу заземления на стороне переменного тока инвертора. Трехфазный программируемый источник напряжения используется в системе станции 1 для применения провисаний напряжения.

Дискретная система управления генерирует три синусоидальных сигнала модуляции, которые являются ссылкой значения напряжений фазы моста. Амплитуда и фаза модулирующих сигналов могут быть вычислены, чтобы управлять либо: реактивным и реальным потоком степени переменного тока в PCC, либо реактивным потоком степени в PCC и полюсом к полюсу постоянного напряжения. Также можно было бы контролировать амплитуду переменного напряжения в PCC, но эта опция не включена в нашу модель. Описание системы управления приводится в примере «HVDC Link на базе VSC» Руководства пользователя. Система степени и система управления дискретизированы для шага расчета Ts_Power=7.406e-6 s и Ts_control=74.06e-6 s соответственно. Они являются кратными периоду несущей. Заметьте, что функция «Инициализация модели» модели автоматически устанавливает эти два шагов расчета в рабочей рабочей области MATLAB ®.

Симуляция

Две симуляции позволят изучить отклик системы на:

1) Шаги по ссылкам регуляторов, и

2) Незначительные и серьезные возмущения на сторонах переменного тока.

Установившееся состояние - Переходная характеристика степеней (P&Q) и напряжения постоянного тока

Система запрограммирована на запуск и достижение устойчивого состояния. Затем последовательно применяются шаги: Ссылка активная и реактивная степень выпрямителя; опорное постоянное напряжение инвертора. Наблюдается динамическая реакция регуляторов. Запустите симуляцию. Откройте B1 STATION_1 BUS и DC_SIDE_STATION_2 возможностей (в соответствующих подсистемах сбора данных). Осмотрите на станции 1: активную степень на трассировке 2 (1 п.у. = 200 МВт) и реактивную степень (опорные и измеренные значения) на трассировке 3 (1 п.у. = 200 Мвар); на станции 2: постоянное напряжение (опорные и измеренные значения) на трассировке 2 (1 п.у. = 200 кВ).

При t = 1,5 с, a -0,1 п.у. шаг сначала применяется к ссылке активной степени (уменьшение с 1 p.u. до 0,9 пу). Стабилизация степени составляет приблизительно 0,3 секунды. Шаги также применяются к ссылке реактивной степени выпрямителя (от 0 до -0,1 п.у.) при t = 2,0 с и на ссылку постоянном напряжении инвертора (уменьшение с 1 п.у. до 0,95 п.у.) при t = 2,5 с. Обратите внимание на динамику регуляторов и на то, как они более или менее взаимно влияют. Система управления пытается развязать активные и реактивные степени ответы.

Возмущения на стороне переменного тока

Деактивируйте шаги, примененные к трем ссылкам, изменив коэффициенты умножения на 100 за время шага. В «Трехфазном программируемом источнике напряжения» подсистемы переменного тока 1 измените настройку изменения времени на «Amplitude». Проверяйте, что источник теперь запрограммирован на шаг -0,1 p.u по величине напряжения в t = 1,5 с, в течение 7 циклов. В блоке «Трехфазный отказ» измените на 1 коэффициент умножения во времени перехода. Трехфазный отказ на 6 циклов будет применяться в t = 2.1 с на станции 2 PCC (шина B2). Перезапустите симуляцию.

После провисания переменного напряжения на станции 1 отклонение активной и реактивной степени от предварительного нарушения порядка составляет менее 0,09 п.у. и 0,2 п.у. соответственно. Время восстановления составляет менее 0,3 с, и снова достигается установившееся состояние. Последует второе возмущение. Во время серьезного трехфазного отказа на станции 2 переданная степень постоянного тока почти останавливается, и напряжение постоянного тока имеет тенденцию увеличиваться (1,2 p.u.), поскольку емкость на стороне постоянного тока чрезмерно заряжается. Специальная функция (DC Voltage Control Override) в Active Power Control (на станции 1) пытается ограничить напряжение постоянного тока в фиксированной области значений (см. маску контроллера). Система восстанавливается хорошо после отказа в пределах 0,5 с. Можно наблюдать перерегулирование в активной степени (1.33 п.у. на станции 1) и демпфированных колебаний (около 10 Гц) в реактивной степени.

Влияние регулирования баланса постоянного тока

Откройте VOLTAGE_BALANCE_CONTROL_STATION_2 возможности. Наконец, откройте диалоговое окно управления на пикете 2 и проверьте, что активизировано поле DC Voltage Balance. Цель управления балансом постоянного напряжения состоит в том, чтобы минимизировать дисбаланс напряжения (Udc_0_mean сигнал = сумма положительных и отрицательных полюсных напряжений). Способ создания дисбаланса состоит в том, чтобы использовать неравные значения емкости в положительном и отрицательном полюсах (для примера Cp, разделенных на 2). Сначала наблюдайте сигнал Udc_0_mean, активизировав и отключив управление балансом постоянного тока. Обратите внимание, что эта функциональная характеристика относительно медленная.