1、第8章MATLAB在高壓直流輸電及柔性輸電中的仿真實例,8.1高壓直流輸電系統(tǒng)的仿真實例8.2靜止無功補償器(SVC)的仿真實例8.3晶閘管控制串聯(lián)電容器(TCSC)的仿真實例,8.1高壓直流輸電系統(tǒng)的仿真實例,8.1.1HVDC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理8.1.2HVDC系統(tǒng)的仿真模型描述8.1.3HVDC系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性8.1.4HVDC系統(tǒng)的起停和階躍響應仿真8.1.5HVDC系統(tǒng)直流線路故障仿真8.1.6HVDC系統(tǒng)交流側(cè)線路故障仿真,8.1.1HVDC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理,1)換流變壓器，其一次繞組與交流電力系統(tǒng)相連，其作用是將交流電壓變?yōu)闃蜷y所需電壓。2)換流器C1、C2，由晶閘管

2、組成，用做整流和逆變，實現(xiàn)交流電與直流電之間的轉(zhuǎn)換。3)濾波器，交流側(cè)濾波器一般裝在換流變壓器的交流側(cè)母線上。4)無功補償裝置，換流器在運行時需要從交流系統(tǒng)吸引大量無功功率，在穩(wěn)態(tài)時吸收的無功功率約為直流線路輸送有功功率的50%，因此，在換流器附近應有無功補償裝置為其提供無功電源。 5)直流平波電抗器，減小直流電壓、電流的波動，受擾時抑制直流電流的上升速度。,圖8-1單極大地回流直流輸電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),8.1.2HVDC系統(tǒng)的仿真模型描述,1. 線路的參數(shù)2. 整流環(huán)節(jié)簡介3. 逆變環(huán)節(jié)簡介4.濾波器子系統(tǒng)簡介,圖8-2,圖8-3整流環(huán)節(jié)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu),圖8-4整流器子系統(tǒng)結(jié)構(gòu),表8-1整流器控制

3、和保護子系統(tǒng)包含的模塊及作用,表8-2逆變器控制和保護子系統(tǒng)包含的模塊及作用,圖8-5濾波器子系統(tǒng)結(jié)構(gòu),圖8-6直流系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性,8.1.4HVDC系統(tǒng)的起停和階躍響應仿真,1)晶閘管在0.02s時導通，電流開始增大，在0.3s時達到最小穩(wěn)態(tài)參考值0.1p.u.，同時直流線路開始充電，使得直流電壓為1.0p.u.，整流器和逆變器均為電流控制狀態(tài)。2)在0.4s時，參考電流從0.1p.u.斜線上升到1.0p.u.(2 kA), 0.58s時直流電流到達穩(wěn)定值，整流器為電流控制狀態(tài)，逆變器為電壓控制狀態(tài)，直流側(cè)電壓維持在1p.u.(500kV)。3)在0.7s時，參考電流出現(xiàn)-0.2p.u.的變化

4、，在0.8s時恢復到設定值。4)在1.0s時，參考電壓出現(xiàn)-0.1p.u.的偏移，在1.1s時恢復到設定值。5)在1.4s時，觸發(fā)信號關斷，使得電流斜線下降到0.1p.u.。,6)在1.6s時，整流器側(cè)的觸發(fā)延遲角被強制設置為166，逆變器側(cè)的觸發(fā)延遲角被強制設置為92，使得直流線路放電。7)在1.7s時兩個變換器均關斷，變換器控制狀態(tài)為0。,表8-3系統(tǒng)控制參數(shù)隨時間變化表,表8-3系統(tǒng)控制參數(shù)隨時間變化表,a)整流側(cè)得到的相關波形 b)逆變側(cè)得到的相關波形 圖8-7 HVDC系統(tǒng)的起停和階躍響應仿真波形圖,表8-4變換器控制狀態(tài)及意義,圖8-8HVDC系統(tǒng)直流線路故障仿真波形圖a)整流側(cè)得

5、到的相關波形,圖8-8HVDC系統(tǒng)直流線路故障仿真波形圖(續(xù))b)逆變側(cè)得到的相關波形,a)整流側(cè)得到的相關波形 b)逆變側(cè)得到的相關波形 圖8-9HVDC系統(tǒng)交流側(cè)線路故障仿真波形圖,圖8-10逆變器交流側(cè)線路故障時三相電壓和電流波形圖,8.2靜止無功補償器(SVC)的仿真實例,8.2.1SVC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理8.2.2Simulink中的SVC模塊介紹8.2.3SVC系統(tǒng)的仿真模擬,圖8-11SVC原理圖,圖8-12SVC的伏安特性曲線,8.2.2Simulink中的SVC模塊介紹,1. SVC模塊的基本功能2. SVC模塊的控制系統(tǒng),圖8-13SVC模塊示意圖,表8-5SVC模塊的輸

6、出信號,圖8-14SVC模塊功率數(shù)據(jù)參數(shù)設置對話框,圖8-15SVC模塊控制參數(shù)設置對話框,圖8-16SVC控制系統(tǒng)框圖,8.2.3SVC系統(tǒng)的仿真模擬,1)00.2s時電壓源幅值為1.0p.u.。2)0.20.5s時電壓源幅值為0.94p.u.。3)0.50.8s時電壓源幅值為1.06p.u.。4)0.51.0s時電壓源幅值為1.0p.u。,圖8-17具有并聯(lián)補償設備的簡單系統(tǒng),圖8-18,圖8-19仿真結(jié)果圖,圖8-20未加SVC裝置和加裝SVC裝置后的隨源電壓變化,8.3晶閘管控制串聯(lián)電容器(TCSC)的仿真實例,8.3.1TCSC基本原理與數(shù)學模型簡介8.3.2Simulink中的TC

7、SC模塊介紹8.3.3利用TCSC提高系統(tǒng)輸電容量的仿真模擬8.3.4TCSC對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的仿真模擬,圖8-21TCSC模塊結(jié)構(gòu),圖8-22TCSC標幺值電抗(=/)隨變化的特性圖,圖8-23TCSC模塊示意圖,圖8-24,圖8-25TCSC模塊參數(shù)設置對話框,圖8-26500kV的電力系統(tǒng)仿真模型,圖8-27利用TCSC提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)傳輸功率的仿真結(jié)果,8.3.4TCSC對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的仿真模擬,(1)三相電源模型(2)三相變壓器模型(3)三相輸電線路模型(4)三相額定負載模型(5)電力系統(tǒng)故障模型1.三相短路故障仿真2.單相接地故障仿真,圖8-28簡單電力系統(tǒng),圖8-29,圖8-30升壓變壓器的參數(shù)設置,圖8-31降壓變壓器的參數(shù)設置,圖8-32三相輸電線路的參數(shù)設置,圖8-33負載的參數(shù)設置,圖8-34,圖8-35三相電壓電流測量模塊的參數(shù)設置,圖8-36觀察負載上電壓和功率波形的仿真電路圖,圖8-37沒