高壓直流大功率調(diào)制策略

1、高壓直流大功率調(diào)制策略高壓直流大功率調(diào)制策略 電氣工程 2013年12月XX日 等面積定則等面積定則 調(diào)制策略調(diào)制策略 控制策略及控制策略及EMTPEMTP的使用的使用 直流電路直流電路 目錄目錄 短路前短路前暫態(tài)電暫態(tài)電抗，抗，則則正常正常運(yùn)運(yùn)行行時(shí)時(shí)的功率的功率為為： 式中，式中，等面積定則等面積定則I1212dTLTXXXXXdX12LXX12I12IsinU UPX發(fā)發(fā)生短路生短路時(shí)時(shí)，在正常等，在正常等值電值電路中的短路點(diǎn)接入短路附加路中的短路點(diǎn)接入短路附加電電抗抗X X，則運(yùn)則運(yùn)行功率行功率為為：等面積定則等面積定則12II12IIsinU UPX12III1()()2dTLTXX

2、XXXXX發(fā)發(fā)生短路生短路時(shí)時(shí)，在正常等，在正常等值電值電路中的短路點(diǎn)接入短路附加路中的短路點(diǎn)接入短路附加電電抗抗X X，則運(yùn)則運(yùn)行功率行功率為為：等面積定則等面積定則12III12IIIsinU UPXIII12dTLTXXXXX 等面積定則等面積定則比比較較， ， ， 的大小，的大小，IXIIXIIIXI1212LTTdXXXXX12III1()()2LTTdXXXXXXXIII12LTTdXXXXXIXIIXIIIX等面積定則等面積定則圖圖1 1 在正常運(yùn)行時(shí)，若原動(dòng)機(jī)輸入功率為在正常運(yùn)行時(shí)，若原動(dòng)機(jī)輸入功率為P PT T=P=P0 0，發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)為，發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)為a a，則于此對(duì)

3、應(yīng)的公交，則于此對(duì)應(yīng)的公交為為 0 0。 故障瞬間，發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)應(yīng)在故障時(shí)的功角特性故障瞬間，發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)應(yīng)在故障時(shí)的功角特性P PII II。由于。由于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子具有子具有慣慣性，功角不能性，功角不能突突變變，發(fā)電發(fā)電機(jī)機(jī)輸輸出的出的電電磁功率磁功率應(yīng)應(yīng)由由P PII II對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)于于 0 0的點(diǎn)的點(diǎn)b b確定，確定，設(shè)設(shè)其其值為值為P P（ 0 0 ）。）。這時(shí)這時(shí)原原動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的功率的功率P PT T仍保持不仍保持不變變，于是出，于是出現(xiàn)過現(xiàn)過剩功率剩功率P P （ 0 0 ）= =P PT T-P-Pe e= = P P0 0-P-P（0 0）0,0,它是加速性的。它是加速性的。 在加速

4、性的過剩功率作用下，發(fā)電機(jī)獲得加速，是其相對(duì)加速度在加速性的過剩功率作用下，發(fā)電機(jī)獲得加速，是其相對(duì)加速度 ，于，于是功角是功角 開始增大。發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)將沿著開始增大。發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)將沿著 由由b b向向c c移動(dòng)。在變動(dòng)的過程中，隨著移動(dòng)。在變動(dòng)的過程中，隨著 的增大，發(fā)電機(jī)的電磁功率也增大，過剩功率則減小，但過剩功率是加速性的，所以，的增大，發(fā)電機(jī)的電磁功率也增大，過剩功率則減小，但過剩功率是加速性的，所以，不斷增大。不斷增大。等面積定則等面積定則NwwwIIPw等面積定則等面積定則 如果在功如果在功角角為為在在 時(shí)，時(shí)，故障線路被切除（故障線路被切除（故障切除角故障切除角），在切除瞬間

5、，由于功角不，在切除瞬間，由于功角不能突變，發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)變轉(zhuǎn)移到能突變，發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)變轉(zhuǎn)移到 上對(duì)應(yīng)于上對(duì)應(yīng)于 的點(diǎn)的點(diǎn)d d。此時(shí)，發(fā)電機(jī)的電磁功率大。此時(shí)，發(fā)電機(jī)的電磁功率大于原動(dòng)機(jī)的功率，過剩功率于原動(dòng)機(jī)的功率，過剩功率 ，變成減速度的了。在此過剩功率作用下，變成減速度的了。在此過剩功率作用下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速開始降低，雖然相對(duì)速度發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速開始降低，雖然相對(duì)速度 開始減小，但它仍大于開始減小，但它仍大于0 0，因此功角繼續(xù)增大，因此功角繼續(xù)增大，工作點(diǎn)將沿著工作點(diǎn)將沿著 由由d d向向f f變動(dòng)。發(fā)電機(jī)則一直受到減速作用而不斷減速。變動(dòng)。發(fā)電機(jī)則一直受到減速作用而不斷減速。 如果到達(dá)如果

6、到達(dá)f f時(shí)，發(fā)電機(jī)恢復(fù)到同步速度，即時(shí)，發(fā)電機(jī)恢復(fù)到同步速度，即 ，則功角，則功角抵達(dá)它的最大值抵達(dá)它的最大值 。雖然此時(shí)發(fā)電機(jī)恢復(fù)了同步，但由于功率平衡尚未恢復(fù)，所以不能再點(diǎn)雖然此時(shí)發(fā)電機(jī)恢復(fù)了同步，但由于功率平衡尚未恢復(fù)，所以不能再點(diǎn)f f確立同步運(yùn)行的確立同步運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)。發(fā)電機(jī)在減速性不平衡轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)速繼續(xù)下降而低于同步轉(zhuǎn)速度，相對(duì)速穩(wěn)態(tài)。發(fā)電機(jī)在減速性不平衡轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)速繼續(xù)下降而低于同步轉(zhuǎn)速度，相對(duì)速度改變符號(hào)，即度改變符號(hào)，即 ，于是功角，于是功角 開開始始減減小，小，發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)將沿發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)將沿 由點(diǎn)由點(diǎn)f f向點(diǎn)向點(diǎn)d d，s s變動(dòng)。變動(dòng)。 以后的過程，在不計(jì)

7、能量損失，工作點(diǎn)將沿以后的過程，在不計(jì)能量損失，工作點(diǎn)將沿 曲線在點(diǎn)曲線在點(diǎn)f f和點(diǎn)和點(diǎn)d d之間來回變動(dòng)，于此相之間來回變動(dòng)，于此相對(duì)應(yīng)，功角將在對(duì)應(yīng)，功角將在 和和 之間變動(dòng)。考慮到過程中的能量損失，振蕩將逐漸衰減，最之間變動(dòng)。考慮到過程中的能量損失，振蕩將逐漸衰減，最后再點(diǎn)后再點(diǎn)s s上穩(wěn)定地運(yùn)行。上穩(wěn)定地運(yùn)行。cIIIPc0aTePPPwIIIP0wmax0wIIIPIIIPmaxminA.A. Description of the contentsC.C. Description of the contents等面積定則等面積定則0c0c TePPcmaxmaxc TePP0()d

8、0caTIIWPPmaxTIII()d0cbWPP 當(dāng)滿足當(dāng)滿足 條件時(shí)，動(dòng)能量增加為條件時(shí)，動(dòng)能量增加為0 0。即短路后得到加速使其轉(zhuǎn)速高于同步速。即短路后得到加速使其轉(zhuǎn)速高于同步速的發(fā)電機(jī)重新恢復(fù)了同步。即，的發(fā)電機(jī)重新恢復(fù)了同步。即， 即，在高壓直流輸電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，如何改變即，在高壓直流輸電系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，如何改變SabceSabce與與SedfgSedfg兩兩部分的面積，以便使系統(tǒng)快速恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。部分的面積，以便使系統(tǒng)快速恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。調(diào)制策略調(diào)制策略m a x0TIII() d() d0ccTIIPPPPDescription of the contentsDescri

9、ption of the contents 控制高壓直流側(cè)的輸出功率控制高壓直流側(cè)的輸出功率調(diào)制策略調(diào)制策略 -12IIIsinedU UPXPdP 為直流側(cè)輸出功率twmetdwddMPPd12IIIsindwmtU UPXdMPd-（1 1）-(2)-(2)-(3)-(3) 由式由式(3)(3)可知可知, ,對(duì)于發(fā)電機(jī)來說，直流調(diào)制后相當(dāng)于電磁功率對(duì)于發(fā)電機(jī)來說，直流調(diào)制后相當(dāng)于電磁功率向上抬升了。將系統(tǒng)故障情況下的暫態(tài)穩(wěn)定性則可以用下面功角曲向上抬升了。將系統(tǒng)故障情況下的暫態(tài)穩(wěn)定性則可以用下面功角曲線解釋，圖線解釋，圖2 2為故障后第一擺正擺階段為故障后第一擺正擺階段: : 由上面分析可

10、知由上面分析可知, ,故障后的加速面積故障后的加速面積a a大于減速面積大于減速面積c,c,則系統(tǒng)則系統(tǒng)第一搖擺失穩(wěn)。若故障后適時(shí)提高直流功率，調(diào)制量為，第一搖擺失穩(wěn)。若故障后適時(shí)提高直流功率，調(diào)制量為， 如圖如圖2 2所示，則等效減少原動(dòng)機(jī)的輸出功率，從而減小加速面積所示，則等效減少原動(dòng)機(jī)的輸出功率，從而減小加速面積A A，同時(shí)，同時(shí)增大減速面積增大減速面積B B。相反地，在功角回?cái)[期間，適量減小，從而增加。相反地，在功角回?cái)[期間，適量減小，從而增加加速面積加速面積A A，減小減速面積，減小減速面積B B，可以避免回?cái)[失穩(wěn)。因此，適當(dāng)?shù)恼{(diào)，可以避免回?cái)[失穩(wěn)。因此，適當(dāng)?shù)恼{(diào)制有利于系統(tǒng)暫態(tài)的穩(wěn)

11、定性。制有利于系統(tǒng)暫態(tài)的穩(wěn)定性。調(diào)制策略調(diào)制策略 -附加附加P Pd d后后dP調(diào)制策略調(diào)制策略 -附加附加P Pd d后后圖圖2 2Click to add TextClick to add TextClick to add TextClick to add TextClick to add Text “ “ThemeGalleryThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall is a Design Digital Content & Contents mall devdeveopedeoped by Gui

12、ld Design Inc.” by Guild Design Inc.”直流電路直流電路 -接線原理圖接線原理圖-整流電路整流電路直流電路直流電路Text in Text in herehereText in Text in herehereText in Text in herehereThemeGalleryThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.dev

13、eloped by Guild Design Inc.ThemeGalleryThemeGallery is a Design Digital Content & Co is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc.ntents mall developed by Guild Design Inc.-逆變器逆變器直流電路直流電路 在原有直流主控制器的基礎(chǔ)上附加一個(gè)調(diào)制器，將輸入的兩端交流系統(tǒng)中異常在原有直流主控制器的基礎(chǔ)上附加一個(gè)調(diào)制器，將輸入的兩端交流系統(tǒng)中異常信號(hào)經(jīng)過微分環(huán)

14、節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、補(bǔ)償環(huán)節(jié)、濾波陷波環(huán)節(jié)、增益和限幅環(huán)節(jié)后輸出，信號(hào)經(jīng)過微分環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)、補(bǔ)償環(huán)節(jié)、濾波陷波環(huán)節(jié)、增益和限幅環(huán)節(jié)后輸出，作用到直流主控制器作用到直流主控制器, ,獲得附加電流和功率，并加在整流側(cè)，從而改變直流線路的輸獲得附加電流和功率，并加在整流側(cè)，從而改變直流線路的輸送功率。送功率?？刂撇呗约翱刂撇呗约癊MTP的使用的使用參數(shù) TfTdA=B=C=DkNIMMAX取值10.5-3001000控制策略及控制策略及EMTP的使用的使用電氣接線原理圖電氣接線原理圖024681012141618-30-20-100102030405060Time(sec.) 調(diào) 制 前調(diào) 制 后控制策略及控制策略及EMTP的使用的使用-仿真結(jié)果仿真結(jié)果 由圖可知,調(diào)制前發(fā)電機(jī)SOUTH Gl的功角首擺