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新品类运用控件抬升发电机阻塞的扼制方式解析

发布时间:07-29  

系统来提高交流系统的运行稳定性。当交流系统受到扰动出现原动机功率和发电机功率的不平衡时,可以迅速调节直流线路的功率来改善交流系统的功率平衡,通过适当选择直流功率的调节方式还可以增强系统的阻尼,有效地抑制振荡。本文将探讨如何利用新型VSC-HVDC的功率快速调节作用提高其所连接交流系统的暂态稳定性。本文首先建立了适合于研究交直流混合输电系统中交直流系统之间相互作用的VSC-HVDC模型,该模型忽略了内部开关过程,考虑了系统的外特性以及交直流系统之间的相互作用。在此基础上,提出了一种新的利用VSC-HVDC的有功和无功快速调节能力来提高交直流混合系统稳定性的控制策略,该控制策略同时以交流母线电压、直流电压以及逆变侧无功的稳定为目标,并且在整流侧加入利用Bang-bang控制原理设计的调制信号。仿真结果证明,加入此调制信号的控制策略能够很好地提高发电机阻尼,在系统发生扰动后对于快速稳定交流系统电压有很好的效果,并且对直流系统的稳定没有不利影响。



其中:发电机通过交流双回线路以及VSC-HVDC与无穷大母线系统相连;xL表示交流线路等效电抗;VSC-HVDC两侧的换流站用框图表示;相量RV,NV分别表示整流侧和逆变侧的换相交流电压;L2,Rd分别表示直流线路的电感和电阻;C1,C2分别表示直流线路两侧的直流平波电容,这是不同于传统直流输电系统的地方,后者用电感进行平波;UC1,UC2分别为电容电压;IL2为直流电流;L1I,L3I为两侧交流电流,参考方向如图所示;x1,x2分别为两侧等效换相电抗;xT表示变压器等效电抗;系统公共参考坐标系选择无穷大母线电压为参考,因此无穷大母线电压相量用Vs机高压母线侧电压用相量1V表示;Pdc1,Q1表示从发电机高压母线处注入直流系统的有功功率和无功功率;Pdc2,Q2表示从逆变侧注入系统的有功功率和无功功率。中整流侧和逆变侧在考虑准稳态的情况下用单相等值电路表示,所以方程也用单相等值的形式写出。



含VSC-HVDC的交直流混合输电系统数学模型交直流部分模型整流、逆变部分采用PWM控制,其两侧交流电压相量为C1R12UVmθ(1)C2N2UVmθ(2)式中:m1,m2为调制度;θ1,θ2为调制波相角。



换流站两侧交流电压的动态特性可用如下代数方程描述:11L1RjVxIV(3)s2L3NjVxIV(4)假定换流站是理想的,则有C1RL11L2C1dRedUVICItU(5)L2C1dL22C2dIURILUt(6)C2NL32L2C2dRedUVICItU(7)式中L1I表示L1I的复共轭。式(1)(7)中的各变量均用有名值表示,但通常电力系统方程用标幺值表示较为方便,所以需要将式(1)(7)转化成标幺值形式,以便和电力
系统方程相统一。



直流电压可以选择两个电容电压之一为电压基准值,为方便,本文选择UC1的最大值UC1,max为直流电压基准值,额定传输容量SB为功率基准值,则直流电流基准值可表示为BL2BC1,maxSIU(8)由式(1)、(2)可知,当UC1=UC1,max、m1=1时,相量RV的幅值VR达到最大值C1,maxR,max2UV(9)同理C2,maxN,max2UV(10)PDF文件使用如果令R,max1N1VkV(11)N,maxN2VkV(12)式中:VN1,VN2为两侧交流电压额定值;k1,k为常系数。则由式(9)(12)可知C1,maxN112UVk(13)C2,maxN22UVk(14)将式(1)、(2)等号两边分别除以式(13)、(14),化为标幺值形式R1C11VkUm(15)N2C22VkUm(16)式中k2=kUC1,max/UC2,max.将式(5)等号两边同时乘以UC1,得到C11C1RL1C1L2dRedUCUVIUIt(17)将式(17)两边同时除以SB后左边可化为21C1,maxC1BC1,maxddCUUTUSUtUt(18)式中TC1是为表示方便引入的常数,且21C1,maxC1BCUTS.



由式(8)可知,式(17)等号右边的标幺值形式和有名值形式一致,所以式(5)的标幺值形式为C1RL1L2C1dRedUTUVIIUt(19)同理,式(6)的标幺值形式为L2C1dL22C2dLURILUt(20)式(7)的标幺值形式为C2NL3L2C2dRedUTUVIIUt(21)式中:ddB/RRR,2dBC1,maxB/RUS,2dB/LLR,2C22C1,maxB/TCUS.式(3)、(4)为代数方程,所以其标幺值形式和有名值形式一致。



综上所述,式(1)、(2)、(5)(7)的标幺值形式为式(15)、(16)、(19)(21)。以上标幺值方程是相量形式,需要投影到同步参考坐标系xy下。如果忽略标幺值符号,直流输电系统可用以下微分方程描述:11C1L2C11C1cossindyxkmVkmVUItTxT(22)C1C2dL2L22dURIItL(23)C222sL2C2C22dsindUkmVItTTx(24)式中V1x,V1y表示相量1V在同步坐标系的x,y轴上的分量。



发电机部分模型发电机采用简化三阶模型,发电机方程通常写成dq轴的形式,为统一起见,需将dq轴方程转化到公共参考坐标系xy下.此模型用微分方程表示为fd1fExV(25)式中:x=T,V1=;δ为发电机功角,在这里定义为发电机q轴与公共坐标系x轴之间的夹角;ω为角速度;qe′为q轴瞬变电动势;Efd为发电机励磁电势。另外1C11xVgUmx(26)12C11yVgUmx(27)式中g1,g2是复杂的表达式,此处不予表示。



基于Bang-bang控制原理的混合功率调制控制策略概述利用VSC-HVDC系统的功率调制改善交直流混合系统的稳定性和提高发电机阻尼有3种方式:(1)有功调制:利用VSC-HVDC系统的有功信号作为附加控制的调制信号。(2)无功调制:类似于有功调制,只是将调制信号换成无功。(3)混合调制:将以上两种方式结合起来,称作混合调制。




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