基于晶闸管变换器的直流输电

该示例显示了基于容量为1000MW的12脉冲晶闸管转换器的直流电力传输模型，标称参数为500kV，2kA，50/60Hz。

该模型考虑了额定电压为500kV，电流为2kA的1000MW直流电力传输。它被设计从500kV，5000MVA，60Hz的交流电传输系统转移力量到345kV，10,000MVA，50Hz的交流电接收系统。模型的外观:

两个变流器变电站安装在电力传输的两端：整流器和逆变器。整流器和逆变器根据基于两个串联连接的6脉冲晶闸管桥的12脉冲电路制成。换流变电站由一条300公里长的直流线路连接，由该线路的U形模型表示。直流电路中还包括两个电感为0.5Gn的平滑电抗器。

模型中没有考虑用于调节换流变压器变换系数的装置；变换系数被认为是固定的。在整流器和逆变器子系统中，您可以打开变压器模块并查看应用于初级绕组电压的系数：整流器侧为0.90，逆变器侧为0.96。

阀变换器消耗的无功功率通过滤波器补偿装置进行补偿。电容器组，11和13次谐波滤波器，以及高通滤波器安装在每一侧。滤波器补偿装置的总容量为每侧600Mvar。

该模型提供了两个用于创建应急模式的开关：逆变变电站交流侧短路和整流变电站侧直流线路短路。

每个变换器具有直流电路保护功能。在整流侧，直流线路中的短路保护检测到事故并强制地将控制角α切换到逆变模式的范围。这对于熄灭紧急电流是必要的。

在逆变器侧，提供防止逆变器倾复的保护，即防止阀开关故障。在交流电网损坏的情况下，这种保护降低了控制角α的最大允许值，从而增加了开关裕度，降低了逆变器翻倒的可能性。

交流欠压检测单元在检测到交流侧的压降时阻断对直流电路的保护。这对于确保直流线路保护在相邻交流系统发生事故时不会发生故障是必要的。

控制单元（主控）启动和停止转换器，并产生一个平滑的增加和减少电流设置。功率单元和控制系统具有Ts=50微秒的计算步骤。在PreLoadFunc回调中，设置了具有基本系统参数的变量。

控制单元中设置启动和稳态情景。然后整流器电流的设置和逆变器电压的设置被递增地改变，这使得能够评估调节器的动态特性。之后，关闭顺序开始：通过直流线路传输的功率逐渐减小，然后转换器被阻塞。

执行仿真后，您可以打开信号可视化窗口并查看结果。图表显示了直流线路电压，其中1AC对应500kV，直流线路电流是测量值和设定值，其中1AC对应2kA。

在主控单元中，通过平滑地改变整流器和逆变器的电流设置，使转换器解除阻塞并启动。

在t=0.02秒时，当变换器解锁时，电流设置在0.3秒内开始平滑地增加到0.1oe的最小值，上升率为0.33oe/s。在第一个加速阶段结束时，在t=0.32秒时，直流线路充电到额定电压，直流电压释放到稳定值。

在时间t=0.4s时，电流设置从0.1oe增加到1OE，对应于2kA，在0.18s中。目标的变化率为5oe/s。

启动完成后，整流器工作在电流调节模式，逆变器工作在电压调节模式。在稳态模式下，控制角α在整流器侧为16.5°，在逆变器侧为143°。在逆变器侧测量余量角γ。在稳态下，其最小值在22-24°范围内。

控制系统的操作模式显示为从0到6的整数（控制器模式输出:
0-转换器被锁定;
1-现行规例;
2-电压调节;
3-最小角度α的限制;
4-最大角度α的限制;
5-角度α的强制或恒定值;
6-角度γ的调节。

在时间t=1.4s时，停止序列开始：电流逐渐减小到0.1oe。在时间t=1.6s时，在整流器侧设置角度α的强制值，这导致电流阻尼。在逆变器侧，角度α的强制值降低直流电压。在时间t=1.7s时，两个转换器的控制脉冲都被阻塞。

逆变器电流图:

逆变器电压图:

在主控制块中，确保启用Ref开关。当前步骤处于上位置。此开关用于对设定的电流值施加逐步效应。还必须确保在逆变器控制单元中启用对电压设置的逐步影响。

在时间t=0.7s时，设定电流逐步变化-0.2OE：值从1oe减小到0.8oe。在时间t=0.8s时，当前设定值返回到初始值1oe。电流稳定在0.1s左右。

此外，对逆变器的电压设定点施加逐步效应：在时间t=1.0s时为-0.1OE，在时间t=1.1s时为+0.1oe。

有必要禁用对电流和电压设置的逐步影响。为此，主控和逆变器控制块中的相应开关被移动到较低的位置。

在直流故障块中，必须改变开关状态，以便在t=0.7秒时产生短路。模拟结束时间应从2秒减少到1.4秒。整流器侧直流线路的短路保护默认启用。

当发生短路时，直流电流迅速增加到2.3OE，整流器侧的直流电压下降到零。该压降由取决于直流电压的电流设置限制器检测。结果，整流器侧的电流设定值减小到0.3oe。在这种情况下，应急电流继续流过损坏部位。

然后，在时间t=0.77s时，直流保护强制地将整流器控制角α设置为166°。这种情况发生在检测到低于0.5欧姆的直流电压降超过70毫秒后。在这种模式下，整流器切换到逆变器操作模式。

直流线路电压变为负，在线路中存储的能量返回到交流输电系统。这导致紧急电流在其通过零最接近的过渡处迅速减小。然后，在时刻t=0.87s，除去角度α的强制设定，在约0.4s中恢复电压和直流电流的正常值。

在DC故障块中，改变开关的状态，使得DC线路中的短路被禁用。然后，在故障块A-G中，有必要改变开关的状态，以便在时间t=0.7s时施加持续时间为100ms的单相接地短路。

用于检测整流器和逆变器保护中的低交流电压以及逆变器翻转保护的子系统默认启用。之后，您需要再次运行模拟。

在事故期间，电压和直流电流以120Hz的频率波动。在时间t=0.8s断开损坏后，电流设置限制器被触发，取决于直流电压，并将电流设置点降低到0.3O.E。

交流欠压检测子系统(LACVD)检测到事故并阻止直流线路中的短路保护。这是必要的，因为直流保护不应该检测到直流线路的损坏时，有一个电压下降造成的事故在交流侧。

应注意逆变器翻转保护的输出信号A_min_I。该信号减小控制角α的最大允许值，以便在事故期间和之后的恢复期间增加开关裕量。

如果通过取消选中其对话框中的ON状态复选框并再次运行仿真来禁用逆变器的CFPREV保护，则可以看到直流电源传输的恢复时间发生变化。在这种情况下，逆变器在恢复期间倾复。

逆变器的倾复是逆变器的紧急操作模式，与由于开关裕量γ的角度不足而违反阀开关过程相关联。结果，电流没有时间从截止阀切换到导通阀，这导致逆变器模式的击穿和变换器到整流模式的临时过渡。倾翻的一个特征是逆变器侧直流电压的急剧下降和直流电路中的电流的增加。