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基于simulink的平均值换流器VSC-HVDC仿真

发布于:2023-03-23 09:27:23 来自:电气工程/电气工程原创版块 [复制转发]

知识点:换流器

模型背景


基于背靠背结构的VSC-HVDC结构是一种比较常见的拓扑结构,不仅是在直流输电,在风机并网中也是最常见的拓扑形式之一。之前我们也曾介绍过基于三电平的VSC系统simulink仿真模型( 基于Simulink的三电平VSC-HVDC仿真 ),本文所涉及模型与之前仍然类似,除了参数上的不同之外,本文模型采用平均值换流器模型,之前我们也提到过平均值换流器的大体建模思路( 基于simulink的逆变器平均值建模 基于simulink的风机并网等效模型 基于simulink的光伏并网等效模型 ),平均值模型忽略了换流器开关过程,通过受控电压源、电流源来等效模拟,最大的好处是节省了众多开关开断复杂的矩阵计算,可以在较大仿真步长上下进行仿真,并且也能对控制环节进行较好的验证,最终得到比较理想的波形结果。


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图1 电路结构图


控制简介
拓扑中由于两侧均为有源电网,按照惯例,一侧控制采用直流电压、无功控制,一侧采用PQ控制。
    直流电压控制换流器采用双闭环控制,外环逆变侧直流电压与给直流电压进行比较,误差经过PI,作为内环d轴电流环参考值id_ref,id_ref与d轴电流实际值id进行比较,经过PI,得到d轴电压参考值Ud;为控制方便,省去q轴外环控制,采用直接给定iq_ref的方式,iq_ref与实际值iq进行比较,经过PI,得到q轴电压参考值Uq,最后加上dq解耦及前馈环节,经dq0-abc变换得到换流器参考电压。


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图2 直流电压、无功控制侧控制框图


PQ控制换流器也采用双闭环控制,外环实际有功率与给定有功率进行比较,误差经过PI,得到内环d轴电流环参考值id_ref,id_ref与d轴电流实际值id进行比较,经过PI,得到d轴电压参考值Ud;实际无功率与给定无功率进行比较,误差经PI,得到q轴电流参考值iq_ref,iq_ref与实际值iq进行比较,经过PI,得到q轴电压参考值Uq,最后加上dq解耦及前馈环节,经dq0-abc变换得到换流器参考电压。


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图3 PQ控制侧控制框图


仿真模型
根据上述拓扑及控制搭建仿真模型如下图所示,其中甲流侧电压220kV,设计直流侧电压400kV,额定功率1000MVA。


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图4 整体仿真模型


控直流电压侧控制模型如下图所示


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图5 直流电压、无功控制模型


控功率侧控制模型如下图所示


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图6 PQ控制模型


仿真结果
模型设置在4.5s和5s分别解锁两个换流器(在此之前为换流器不控整流充电阶段),在第6s设置PQ控制侧有功给定为500MW,无功给定为500MVar,直流电压控制侧无功为0.3pu(300MVar);8s时,两侧无功均降为0;10s后,有功升到1000MW,12s有功返送,由1000MW变为-1000MW。通过功率的变化验证控制效果。运行模型得到的仿真结果如下


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图7 PQ控制侧电压、电流波形

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图8 PQ控制侧功率波形(有功:黄色,无功:蓝色)

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图9 直流电压波形

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图10 直流电压控制侧电压、电流波形

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图11 直流电压控制侧功率波形(有功:黄色,无功:蓝色)


通过上述仿真结果可以看出,在进行控制时,功率实际值能够良好地跟随给定值,在功率变化时,直流电压始终保持稳定,整体控制效果良好。


相关推荐:

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范


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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

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