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基于matlab simulink (Simple 6-Pulse HVDC Transmission System简单六脉冲高压直流输电系统该例子显示了一个简单的500MW250kv-2kv)高压直流输电系统的稳态和瞬态性能最近在Simulink里折腾了一个挺有意思的案例——Simple 6-Pulse HVDC输电系统。
这个模型把500MW的电能从250kV高压侧打包成直流电经过200km架空线路传输后在2kV低压侧重新拆包变回交流电。
整个过程就像给电力系统装了个超大号变压器不过玩法可比普通变压器刺激多了。
先看模型的核心部分6脉冲换流器。
这玩意儿本质上就是个三相桥式整流/逆变器在Simulink里用Universal Bridge模块就能搭出来。
有意思的是触发脉冲的生成逻辑% 触发脉冲生成代码片段 pulse_width 60; % 脉冲宽度 alpha_deg 30; % 触发角 gates 1:6; % 六个桥臂 set_param([modelname /Pulse Generator],PhaseDelay,num2str(alpha_deg));这个触发角alpha_deg直接控制着换流器的脾气。
设置为30度时系统最温顺要是调到60度以上立马能看到电压波形开始抽风。
调试时我特意试过把触发角改成动态变量结果直流母线电压像过山车一样上下翻飞可见这参数对系统稳定性有多要命。
模型里的平波电抗器也藏着玄机。
参数设置里那个
5H的电感值可不是随便填的% 平波电抗器参数 Ld
5; % 平波电感(H) Rdc
1; % 等效电阻(ohm)这个数值既要能滤平直流侧的纹波又不能太大导致系统响应变慢。
有次我把电感值改成2H结果启动时的电流上升曲线慢得像是乌龟爬坡完全失去了HVDC应有的迅捷特性。
不过当发生直流侧短路时是的我手贱试过大电感反而成了救星——它把故障电流的上升速度压低了至少三成。
基于matlab simulink (Simple 6-Pulse HVDC Transmission System简单六脉冲高压直流输电系统该例子显示了一个简单的500MW250kv-2kv)高压直流输电系统的稳态和瞬态性能说到故障模拟这个模型最带劲的就是瞬态测试。
比如在
2秒时给整流侧来个三相接地故障% 故障设置代码 set_param([modelname /Three-Phase Fault],switches,[1 1 1 1]); set_param([modelname /Three-Phase Fault],TransitionTimes, [
2
25]);这时监控器上直流电压瞬间掉到零交流侧电流飙出两倍额定值。
但大概
15秒后控制系统就开始发威PI调节器像开了狂暴模式一样疯狂输出硬是把电压又拽回了正常范围。
不过仔细看波形会发现恢复后的电压总有那么一丝丝颤抖暴露出经典PI控制在应对大扰动时的力不从心。
说到控制策略模型里的电流控制器其实是个宝藏% 电流控制器参数 Kp
8; % 比例系数 Ki 20; % 积分系数这组参数明显是冲着快速响应去的。
实际调试时发现当Ki超过30后系统就开始醉驾——虽然静态误差小了但每次负载变化都会引发持续震荡。
后来改成变参数自适应控制效果立竿见影不过这就是另一个故事了。
最后不得不提的是这个模型的彩蛋功能。
在交流滤波器参数里藏着个谐振频率设置% 交流滤波器参数 fn 300; % 谐振频率(Hz) Q 20; % 品质因数当把这个频率调到接近系统工作频率的整数倍时滤波器突然变成放大器把原本平滑的交流波形搞得像心电图一样刺激。
这提醒我们搞电力电子参数设计差之毫厘系统表现就可能谬以千里。