电压源变流器的高压直流输电Word文档格式.doc
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传统的高压直流输电采用晶闸管变流器,而新型的直流输电技术(VSC-HVDC)采用IGBT、IGCT等全控器件组成电压源变流器(VSC)完成交流-直流-交流的变换。
两个VSC分别作整流器和逆变器,一个工作在定直流电压模式,另一个工作在定有功功率模式。
两个变流器的无功功率都可以单独调节。
其核心是利用由全控型电力电子器件构成并基于脉宽调制(PWM)技术控制的VSC代替了常规HVDC中的可控硅换流器。
该输电技术可向无源网络供电.不会出现换相失败、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等。
如图1所示,常用的两端VSC—HVDC的主要部件包括:
电压源换流器(vsc)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、脉宽调制(PWM)、控制系统。
VSC—HVDC的基本控制原理:
Q=
其中:
Uc为换流器输出电压的基波分量,Us为交流母线电压基波分量,为Uc和Us之间的相角差,为换流电抗器的电抗。
2.VSC-HVDC的基本控制方式及特点
定直流电压控制方式,用以控制直流母线电压和输送到交流侧的无功功率,定直流电流(功率)控制方式,用以控制直流电流(功率)和输送到交流侧的无功功率,定交流电压
控制方式,仅控制交流侧母线电压,适用于向无源网络供电,通常对于一个两端VSCHVDC系统,必须有一端采用定直流电压控制方式。
3.VSC-HVDC的仿真
将两个230KV,2000MVA的交流系统通过VSC-HVDC相连,进行功率传输。
图为仿真电路图:
图中的station1和station2为两个VSC,分别做整流器和逆变器运行。
以下仅对station1进行分析。
VSC离散控制器模块仍然采用双闭环控制,外环根据控制目的不同为直流电压环或有功功率环。
Station1为定有功功率控制。
调节station1的有功功率,由1下降到0.9,在2s时其无功功率由0变为-0.1,在2.5s时station2的直流电压由1下降到0.95,运行程序得仿真结果如下:
Station1的直流电压波形:
Station1的有功功率波形:
Station1的无功功率波形:
在1.5s时station1的有功功率指令发生突变之后。
其实际的有功功率能够迅速的跟随指令变化。
在0.3秒内达到稳定,由于station1为定有功功率控制,因此其直流电压并不固定,而是与station2上的直流电压及直流电阻上的压降有关,将随功率而发生变化。
而在2s时station1的无功功率指令突变后,其实际的无功迅速发生相应变化,而对直流电压和有功的影响很小,说明控制系统的解耦性能良好。
在2.5s时的直流电压突变后,station1的直流电压随之发生变化,有功功率在短时波动后很快恢复设定值,无功功率几乎不受其影响。
4.结语
新型直流输电有着与传统直流输电不同的特性。
首先其换流器控制量不象传统直流输电只有晶闸管触发角,而是同时有电压幅值,电压相角和频率三个可控量,其次,换流器输入输出间可以实现解耦。
控制具有很大的灵活性。