高压直流大功率调制策略

1、高压直流大功率调制策略高压直流大功率调制策略 电气工程 2013年12月XX日 等面积定则等面积定则 调制策略调制策略 控制策略及控制策略及EMTPEMTP的使用的使用 直流电路直流电路 目录目录 短路前短路前暂态电暂态电抗，抗，则则正常正常运运行行时时的功率的功率为为： 式中，式中，等面积定则等面积定则I1212dTLTXXXXXdX12LXX12I12IsinU UPX发发生短路生短路时时，在正常等，在正常等值电值电路中的短路点接入短路附加路中的短路点接入短路附加电电抗抗X X，则运则运行功率行功率为为：等面积定则等面积定则12II12IIsinU UPX12III1()()2dTLTXX

2、XXXXX发发生短路生短路时时，在正常等，在正常等值电值电路中的短路点接入短路附加路中的短路点接入短路附加电电抗抗X X，则运则运行功率行功率为为：等面积定则等面积定则12III12IIIsinU UPXIII12dTLTXXXXX 等面积定则等面积定则比比较较， ， ， 的大小，的大小，IXIIXIIIXI1212LTTdXXXXX12III1()()2LTTdXXXXXXXIII12LTTdXXXXXIXIIXIIIX等面积定则等面积定则图图1 1 在正常运行时，若原动机输入功率为在正常运行时，若原动机输入功率为P PT T=P=P0 0，发电机的工作点为，发电机的工作点为a a，则于此对

3、应的公交，则于此对应的公交为为 0 0。 故障瞬间，发电机的工作点应在故障时的功角特性故障瞬间，发电机的工作点应在故障时的功角特性P PII II。由于。由于转转子具有子具有惯惯性，功角不能性，功角不能突突变变，发电发电机机输输出的出的电电磁功率磁功率应应由由P PII II对应对应于于 0 0的点的点b b确定，确定，设设其其值为值为P P（ 0 0 ）。）。这时这时原原动动机机的功率的功率P PT T仍保持不仍保持不变变，于是出，于是出现过现过剩功率剩功率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、性的过剩功率作用下，发电机获得加速，是其相对加速度在加速性的过剩功率作用下，发电机获得加速，是其相对加速度 ，于，于是功角是功角 开始增大。发电机的工作点将沿着开始增大。发电机的工作点将沿着 由由b b向向c c移动。在变动的过程中，随着移动。在变动的过程中，随着 的增大，发电机的电磁功率也增大，过剩功率则减小，但过剩功率是加速性的，所以，的增大，发电机的电磁功率也增大，过剩功率则减小，但过剩功率是加速性的，所以，不断增大。不断增大。等面积定则等面积定则NwwwIIPw等面积定则等面积定则 如果在功如果在功角角为为在在 时，时，故障线路被切除（故障线路被切除（故障切除角故障切除角），在切除瞬间

5、，由于功角不，在切除瞬间，由于功角不能突变，发电机的工作点变转移到能突变，发电机的工作点变转移到 上对应于上对应于 的点的点d d。此时，发电机的电磁功率大。此时，发电机的电磁功率大于原动机的功率，过剩功率于原动机的功率，过剩功率 ，变成减速度的了。在此过剩功率作用下，变成减速度的了。在此过剩功率作用下，发电机转速开始降低，虽然相对速度发电机转速开始降低，虽然相对速度 开始减小，但它仍大于开始减小，但它仍大于0 0，因此功角继续增大，因此功角继续增大，工作点将沿着工作点将沿着 由由d d向向f f变动。发电机则一直受到减速作用而不断减速。变动。发电机则一直受到减速作用而不断减速。 如果到达如果

6、到达f f时，发电机恢复到同步速度，即时，发电机恢复到同步速度，即 ，则功角，则功角抵达它的最大值抵达它的最大值 。虽然此时发电机恢复了同步，但由于功率平衡尚未恢复，所以不能再点虽然此时发电机恢复了同步，但由于功率平衡尚未恢复，所以不能再点f f确立同步运行的确立同步运行的稳态。发电机在减速性不平衡转矩的作用下，转速继续下降而低于同步转速度，相对速稳态。发电机在减速性不平衡转矩的作用下，转速继续下降而低于同步转速度，相对速度改变符号，即度改变符号，即 ，于是功角，于是功角 开开始始减减小，小，发电机工作点将沿发电机工作点将沿 由点由点f f向点向点d d，s s变动。变动。 以后的过程，在不计

7、能量损失，工作点将沿以后的过程，在不计能量损失，工作点将沿 曲线在点曲线在点f f和点和点d d之间来回变动，于此相之间来回变动，于此相对应，功角将在对应，功角将在 和和 之间变动。考虑到过程中的能量损失，振荡将逐渐衰减，最之间变动。考虑到过程中的能量损失，振荡将逐渐衰减，最后再点后再点s s上稳定地运行。上稳定地运行。cIIIPc0aTePPPwIIIP0wmax0wIIIPIIIPmaxminA.A. Description of the contentsC.C. Description of the contents等面积定则等面积定则0c0c TePPcmaxmaxc TePP0()d

8、0caTIIWPPmaxTIII()d0cbWPP 当满足当满足 条件时，动能量增加为条件时，动能量增加为0 0。即短路后得到加速使其转速高于同步速。即短路后得到加速使其转速高于同步速的发电机重新恢复了同步。即，的发电机重新恢复了同步。即， 即，在高压直流输电系统中发生故障时，如何改变即，在高压直流输电系统中发生故障时，如何改变SabceSabce与与SedfgSedfg两两部分的面积，以便使系统快速恢复到稳定状态。部分的面积，以便使系统快速恢复到稳定状态。调制策略调制策略m a x0TIII() d() d0ccTIIPPPPDescription of the contentsDescri

9、ption of the contents 控制高压直流侧的输出功率控制高压直流侧的输出功率调制策略调制策略 -12IIIsinedU UPXPdP 为直流侧输出功率twmetdwddMPPd12IIIsindwmtU UPXdMPd-（1 1）-(2)-(2)-(3)-(3) 由式由式(3)(3)可知可知, ,对于发电机来说，直流调制后相当于电磁功率对于发电机来说，直流调制后相当于电磁功率向上抬升了。将系统故障情况下的暂态稳定性则可以用下面功角曲向上抬升了。将系统故障情况下的暂态稳定性则可以用下面功角曲线解释，图线解释，图2 2为故障后第一摆正摆阶段为故障后第一摆正摆阶段: : 由上面分析可

10、知由上面分析可知, ,故障后的加速面积故障后的加速面积a a大于减速面积大于减速面积c,c,则系统则系统第一摇摆失稳。若故障后适时提高直流功率，调制量为，第一摇摆失稳。若故障后适时提高直流功率，调制量为， 如图如图2 2所示，则等效减少原动机的输出功率，从而减小加速面积所示，则等效减少原动机的输出功率，从而减小加速面积A A，同时，同时增大减速面积增大减速面积B B。相反地，在功角回摆期间，适量减小，从而增加。相反地，在功角回摆期间，适量减小，从而增加加速面积加速面积A A，减小减速面积，减小减速面积B B，可以避免回摆失稳。因此，适当的调，可以避免回摆失稳。因此，适当的调制有利于系统暂态的稳

11、定性。制有利于系统暂态的稳定性。调制策略调制策略 -附加附加P Pd d后后dP调制策略调制策略 -附加附加P Pd d后后图图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.”直流电路直流电路 -接线原理图接线原理图-整流电路整流电路直流电路直流电路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.-逆变器逆变器直流电路直流电路 在原有直流主控制器的基础上附加一个调制器，将输入的两端交流系统中异常在原有直流主控制器的基础上附加一个调制器，将输入的两端交流系统中异常信号经过微分环

14、节、滤波环节、补偿环节、滤波陷波环节、增益和限幅环节后输出，信号经过微分环节、滤波环节、补偿环节、滤波陷波环节、增益和限幅环节后输出，作用到直流主控制器作用到直流主控制器, ,获得附加电流和功率，并加在整流侧，从而改变直流线路的输获得附加电流和功率，并加在整流侧，从而改变直流线路的输送功率。送功率。控制策略及控制策略及EMTP的使用的使用参数 TfTdA=B=C=DkNIMMAX取值10.5-3001000控制策略及控制策略及EMTP的使用的使用电气接线原理图电气接线原理图024681012141618-30-20-100102030405060Time(sec.) 调 制 前调 制 后控制策略及控制策略及EMTP的使用的使用-仿真结果仿真结果 由图可知,调制前发电机SOUTH Gl的功角首摆