基于matlab的直流輸電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析

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1、WORD格式可編輯HVDC與FACTS技術(shù)基于Matlab的直流輸電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析與仿真學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院專(zhuān)業(yè)電氣工程__（電力系統(tǒng)運(yùn)行與規(guī)劃）年級(jí)班別14級(jí)電氣4班學(xué)號(hào)2111404004學(xué)生姓名張妍指導(dǎo)教師郭壯志2015年5月14日專(zhuān)業(yè)知識(shí)整理分享WORD格式可編輯一、引言與交流輸電相比，高壓直流輸電(HVDC)具有線路輸送容量大、造價(jià)低、損耗小、電力系統(tǒng)間的非同步聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且，直流輸電不存在交流輸電的穩(wěn)定問(wèn)題，有利于遠(yuǎn)距離大容量送電。自從20世紀(jì)80年代末以來(lái)，中國(guó)高壓直流輸電技術(shù)的研究和發(fā)展取得了突飛猛進(jìn)的提高，目前已投運(yùn)10個(gè)直流輸電工程,包括舟山、葛南、天廣、三常等工程。為

2、實(shí)現(xiàn)“西電東送”的戰(zhàn)略規(guī)劃，中國(guó)正在積極推進(jìn)包括±660kV、±800kV、±1000kV特高壓HVDC工程的建設(shè)。近期中國(guó)規(guī)劃發(fā)展的HVDC工程主要包括內(nèi)蒙及陜甘寧地區(qū)的煤電通過(guò)高壓直流或特高壓直流向京津塘、山東等地輸電，四川水電向華東、華中地區(qū)特高壓直流輸電等。在此背景下，研究HVDC的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理及控制方法，對(duì)HVDC進(jìn)行建模與仿真，分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性等顯得非常重要。本文利用Matlab中Simulink對(duì)HVDC進(jìn)行建模，并在此模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、直流線路故障、逆變器交流側(cè)a相接地故障仿真，得出相應(yīng)的仿真波形，驗(yàn)證了HVDC模型的有效性。二、HVDC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

3、HVDC的基本工作原理如圖1所示，簡(jiǎn)單的HVDC輸電系統(tǒng)包括兩個(gè)換流站、直流輸電線路以及兩端的交流系統(tǒng)。換流站1運(yùn)行于整流狀態(tài)，將交流系統(tǒng)1輸送來(lái)的三相交流電整流成直流電，通過(guò)直流輸電線路傳送到換流站2，換流站2工作于逆變狀態(tài)，將直流電逆變成三相交流電。圖1HVDC的基本工作原理?yè)Q流站是HVDC的核心設(shè)備。換流站的主要設(shè)備如圖2所示：專(zhuān)業(yè)知識(shí)整理分享WORD格式可編輯圖2換流站主接線圖2中主要設(shè)備如下：(1)換流變壓器把交流系統(tǒng)電壓變?yōu)閾Q流橋所需的交流電壓。(2)換流橋(閥橋)ac→dc或dc→ac的變流設(shè)備。(3)直流(平波)電抗器減少直流電壓及電流的波動(dòng)，受擾時(shí)抑制直流電流上升速度。(4)

4、直流濾波器組直流側(cè)濾波用，單橋時(shí)為6n次諧波，雙橋時(shí)為12n次諧波(n=1,2,…)。(5)交流濾波器組交流側(cè)濾波用，一般單橋時(shí)為6n±1次諧波，如5，7，11，13次及高周；雙橋時(shí)為12n±1次諧波，如11，13次及高周。(6)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供直流系統(tǒng)運(yùn)行所需的無(wú)功功率，并作電壓調(diào)節(jié)用?？刹捎秒娙萜鹘M、調(diào)相機(jī)或靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)。三、HVDC仿真模型圖3中，500KV、5000MVA、50HZ的交流輸電系統(tǒng)(EM)通過(guò)1000MW的直流輸電線路與345KV、10000MVA、50HZ的交流輸電系統(tǒng)(EN)相連。兩個(gè)交流輸電系統(tǒng)的相角為80度，基頻為50HZ，并帶有3次諧波。輸電線路為3

5、00Km，線路電阻為0.015Ω,線路電感為0.792，線路電容為14.4n;EM側(cè)線路電阻為26.07Ω，線路電感為48.86mH；EN側(cè)線路電阻為6.205Ω，線路電感為13.96mH；兩端均接0.5H的平波電抗器。整流橋和逆變橋均由兩個(gè)通用的6脈沖橋搭建而成。交流濾波器直接接在交流母線上，它包括11次、13次和更高諧波等單調(diào)支路，總共提供600Mvar的容量。兩個(gè)斷路器模塊分別為模擬整流器直流側(cè)故障和逆變器交流測(cè)故障。專(zhuān)業(yè)知識(shí)整理分享WORD格式可編輯圖3HVDC仿真模型圖3.1整流環(huán)節(jié)雙擊圖3中的“整流環(huán)節(jié)”子系統(tǒng)，如圖4所示。其中，變換器變壓器使用三相三繞組變壓器模塊，接線方式為Y0

6、-Y-?來(lái)聯(lián)結(jié)，變換器變壓器的抽頭用一次繞組電壓的倍數(shù)（整流器選0.90，逆變器選0.96）來(lái)表示。圖4整流環(huán)節(jié)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雙擊圖4中的“整流器”子系統(tǒng)，打開(kāi)后如圖5所示。其中，整流器是用兩個(gè)通用橋模塊串聯(lián)而成的12脈沖變換器。圖5整流器子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)知識(shí)整理分享WORD格式可編輯3.2逆變環(huán)節(jié)雙擊圖3中的“逆變環(huán)節(jié)”子系統(tǒng)，如圖6所示。與“整流環(huán)節(jié)”子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，在此不再贅述。圖6逆變環(huán)節(jié)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.3濾波環(huán)節(jié)從交流側(cè)看，HVDC變換器相當(dāng)于諧波電流源；從直流側(cè)看，HVDC變換器相當(dāng)于諧波電壓源。交流側(cè)和直流側(cè)包含的諧波次數(shù)由變換器的脈沖路數(shù)p決定，分別為kp±1(交流側(cè))和kp（直流側(cè)）

7、次諧波，其中k為任意整數(shù)。對(duì)于本節(jié)的仿真而言，脈沖為12路，因此交流側(cè)諧波分量分別為11次、13次、23次、25次……直流側(cè)諧波分量為12次、24次……。為了抑制交流側(cè)諧波分量，在交流側(cè)并聯(lián)了交流濾波器。交流濾波器為交流諧波電流提供低阻抗并聯(lián)通路。在基頻下，交流濾波器還向整流器提供無(wú)功。雙擊圖3中的“濾波器”子系統(tǒng)，如圖7所示?？梢?jiàn)，交流濾波器電路由150Mvar的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、高Q值（Q=100