Реализация модели трехфазного статического последовательного синхронного компенсатора
 
    Описание

Статический синхронный компенсатор серии (SSSC) это устройство класса гибких линий переменного тока (FACTS) основанное на силовой электронике и предназначенное для контроля потоков мощности в системе, улучшения демпфирования возмущений в электрических сетях. SSSC вносит добавочный вектор напряжения Vs последовательно в ЛЭП.

SSSC не требует дополнительного активного источника питания. Варьируя величины Vq добавочного вектора напряжения в квадратичной зависимости от тока ЛЭП, SSSC может выполнять функции как генератора реактивной составляющей потоков мощности, так и потребителя реактивной мощности. Добавочный вектор напряжения вводится устройством VSC, подключенным ко вторичной обмотке трансформатора связи. Силовая часть VSC построена на управляемых вентилях (GTO, IGBT или IGCT) и синтезирует напряжение V_conv.

Конденсатор подключенный на стороне постоянного тока конвертера выступает в качестве источника постоянного напряжения. Устройством потребляется некоторая величина активной мощности от линии, которая необходима для поддержания конденсатора С в заряженном состоянии, а также активная мощность тратится на потери в трансформаторе связи. Напряжение Vs сдвинуто на 90 градусов относительно тока I в ЛЭП. В блок-схеме системы управления Vd_conv и Vq_conv являются продольной и поперечной составляющими напряжения V_conv.

Существуют два способа реализации устройства:

•  VSC с использованием GTO основе инверторов прямоугольного напряжения и трансформаторов связи. Это обычно 48-импульсные устройства. Трансформаторы связи при этом используются для ослабления гармоник, содержащиеся в прямоугольном сигнале, генерируемых инвертором. Напряжение на конденсаторе при этом должно изменяться пропорционально добавочному вектору напряжения в каждый момент времени.

• VSC с использованием ШИМ инверторов на IGBT-вентилях. Этот тип инвертора использует широтно-импульсную модуляцию для синтеза синусоидального сигнала из постоянного напряжения с частотой импульсов в несколько килогерц. Гармоники фильтруются при подключении фильтров на стороне переменного тока VSC. Этот тип VSC использует фиксированное напряжение конденсатора. Напряжение V_conv изменяется за счет изменения коэффициента модуляции.

Данная модель SSSC реализована на IGBT-вентилях с фиксированным напряжением на конденсаторе. Однако отсутствие детально реализованной модели инвертора позволяет исследовать устройство VSC технологии GTO на отдельных режимах для исследования устойчивости.

Система управления состоит из:

• Узла фазовой автоподстройки частоты (PLL), которая синхронизируется по току I. Выход PLL (угол Θ = T) используется для вычисления положения вещественной и мнимой составляющих осей.

• Узел системы измерения реактивной составляющей переменного тока прямой последовательности напряжения V1 и V2 (V1q и V2q), а также узел измерения величины постоянного напряжения.

• AC и DC регуляторы напряжения, регулирующие две компоненты преобразователя напряжения Vd_conv и Vq_conv, необходимых для получения желаемого напряжения Vdcref и Vqref. Стабилизатор Vq контролирует изменение напряжения V_conv от измерения тока Id.

Блок SSSC является функциональной моделью, которая не включает в себя подробные представления силовой электроники. Эту модель следует использовать с активированным блоком PowerGUI. Модель может быть использована при моделировании трехфазных систем, которые включают синхронные генераторы, двигатели, динамические нагрузки и др., для выполнения исследования переходных процессов, устойчивости систем, а также исследовать воздействие SSSC на электромеханические переходные процессы.

Диалоговое окно и параметры

Параметры SSSC сгруппированы в две категории: «Power Data» и «Control parameters». Используйте меню свойств блока, чтобы выбрать группу параметров, которые вы хотите задать.

Параметры Power Data

Номинальное напряжение и частота системы [Vrms F]

Номинальное напряжение (В) и номинальная частота системы в Гц.

Номинальная мощность компенсатора и максимальное значение управляющего вектора (В)[Snom, V Макс.]

Номинальная мощность компенсатора в ВА и максимальное значение при напряжении V_conv на высокой стороне трансформатора (см. однолинейной схеме), в отн. ед. от номинального фазного напряжения линии.

Номинальное последовательное сопротивление компенсатора [R L]

Представляет собой активное сопротивление и индуктивность трансформатора связи, а также активное сопротивление и индуктивность фильтров высших гармоник.

Начальный ток [Mag Ph]

Начальное значение и фаза протекающего тока в линии. Если значение тока в линии неизвестно, то оставляйте значение [0 0], модель достигнет установившегося режима после короткого переходного процесса.

Номинальное напряжение постоянного тока

Номинальное напряжение цепи постоянного тока в вольтах.

Эквивалентная емкость цепи постоянного тока

Общая емкость цепи постоянного тока в фарадах. Значение емкости зависит от мощности конвертера и цепи напряжения цепи постоянного тока. Энергия, запасенная в емкости (в джоулях), разделенное на мощность преобразователя (в ВА) является продолжительностью времени, которое составляет время цикла при номинальной частоте. Например, для параметров по умолчанию, (C = 375 мкФ, U = 40 000 V, Snom = 100 МВА) это отношение составляет 3,0 мс, что составляет 0,18 цикла для 60 Гц. Если вы измените значения по умолчанию номинальной мощности и напряжения постоянного тока, то необходимо изменить значение емкости соответственно.

Параметры регулирования

Обходной выключатель

Определяет положение обходного выключателя, подключенного внутри блока через терминалы A1, B1, C1, A2, B2, C2. Выберите «внешнее управление», «включен» или «отключен». Если выбрать внешнее управление, то появится блок позволяющий контролировать состояние обходного выключателя (внешний сигнал 0 или 1).

Внешнее управление добавочным напряжением Vqref

Если определить этот параметр, то вход Vqref появится на блоке, что позволяет контролировать параметр от внешнего сигнала (в отн. ед.). Если параметр не определен, то по умолчанию опорное напряжение имеет фиксированное значение.

Напряжение Vqref 

Значение напряжения на низкой стороне последовательного трансформатора в отн. ед.

Максимальная скорость изменения Vqref

Максимальная скорость изменения напряжения Vqref, в отн. ед./сек.

Коэффициент передачи регулятора добавочного напряжения: [Kp Ki]

Укажите коэффициент усиления (Vq_conv отн. ед.) / (V отн. ед.), и интегрирующую составляющую Ki, в (Vq_conv отн. ед. ) / (V отн. ед.) / S, где V ошибка регулирования Vq.
    Вычисляется из ранее заданного «последовательного сопротивления компенсатора [R L]» параметров.

Коэффициент передачи регулятора постоянного тока: [Kp Ki]

Этот параметр задает напряжение на шине постоянного тока конденсатора. Укажите пропорциональную составляющую коэффициента усиления (Vd_conv отн. ед.) / постоянного тока, и интегральную составляющую Ki, (Vd_conv отн. ед. ) / VDC / S.

Входы и выходы

A1 B1 C1
    Три входных терминала SSSC.
    A2 B2 C2
    Три выходных терминала SSSC.
    Обходной выключатель
    Этот вход задействован только тогда, когда параметр «Обходной выключатель» установлен в положение «внешнее управление».
    Применить Simulink логического сигнала (0 или 1) к этому входу. Когда на этот вход подается сигнал высокого уровня, то выключатель отключен.

Vqref
   Этот вход появляется только тогда, когда «Внешнее управление добавочным напряжением Vqref» параметр установлен.
    Нужно указать опорного напряжение в отн. ед.

м
Выходной вектор, содержащий 17 SSSC внутренних сигналов. Это либо векторы напряжения и тока (сложные сигналы) или управляющие сигналы. Они могут быть идентифицированы с помощью блока Bus Selector. Описание сигналов вектора приведено в таблице:

Номер пина сигнала	Группа сигнала	Обозначение	Описание
1-3	Напряжение Vabc1 (комплекс)	Va1 (отн. ед.) Vb1 (отн. ед.) Vc1 (отн. ед.)	Фазное напряжение Va, Vb, Vc на входе SSSC входы A1, B1, C1 (отн. ед.)
4	Напряжение	Vdc (V)	Номинальное постоянное напряжение на конденсаторе (В)
5-7	Напряжение Vabc2 (комплекс)	Va2 (отн. ед.) Vb2 (отн. ед.) Vc2 (отн. ед.)	Фазное напряжение Va, Vb, Vc на входе SSSC входы A2, B2, C2 (отн. ед.)
8-10	Напряжение Vabc_Inj (комплекс)	Va_Inj (отн. ед.) Vb_Inj (отн. ед.) Vc_Inj (отн. ед.)	Величина напряжения добавочного вектора Vs= V2-V1 (отн. ед.)
11-13	Ток Iabc (комплекс)	Ia (отн. ед.) Ib (отн. ед.) Ic (отн. ед.)	Фазные токи Ia, Ib, Ic измеряемые на выходах A2, B2, C2 (отн. ед.)
14	Напряжение	Vqref (отн. ед.)	Управляющее напряжение оси q (отн. ед.)
15	Напряжение	Vqinj (отн. ед.)	Напряжение на выходе блока (отн. ед.)
16	Ток	Id(отн. ед.)	Измеренный ток (отн. ед.)
17	Коэффициент модуляции	modindex	М-индекс модуляции ШИМ-модулятора. Положительное число, 0<т<1. М = 1 соответствует максимальному напряжению V_conv которое может быть допустимо без перемодуляции.

    Пример
    См. power_sssc демо, который иллюстрирует использование SSSC  для гашения колебаний мощности системы с номинальным напряжением 500 кВ и частотой 60 Гц.

Назад в библиотеку