基于MATLAB的HVDC仿真
一、 引言
可根据需要组合封装更复杂的常用模块，如附加模块库(Poweriib EXtras)中间的三相电气系统。附加库还包括计算、有功和无功功率计算、傅里叶分析、可编程定时器和同步触发脉冲发生器。可根据需要组合封装出更为复杂的常用模块比如附加模块库(Poweriib EXtras)中的三相电气系统。附加库中还包括均方根测算、有功与无功功率测算、傅里叶分析、可编程定时器和同步触发脉冲发生器等。
二、 HVDC模型介绍
(一)HVDC系统的基本结构和工作原理
HVDC 系统由换流站( 也可用作整流站和逆变站)和HVDC 线路由多种接线方式组成。单极(双桥)大地回流换流站(见图1)的主要设备有:
1单级(双桥)大地回流换流站
(1)换流变压器，变交流电压为桥阀所需电压。
(2)换流器由晶闸管组成，用于整流和逆变。换流器一般采用三相桥式( 有单桥和双桥)线路，每桥有6 桥臂(即6 脉冲换流器)，如天然桥-广州1 500 kV HVDC 系统晶闸管块的额定电压为8kV，阀体由78 块串联组成。
(3)滤波器，交流侧滤波器一般安装在交流变压器的交流侧母线上。用单调谐滤波器吸收单桥5、7、11 次(6\二)谐波，用高通滤波器吸收高次谐波；双桥11,13 (12n±1 次)谐波滤波器和高通滤波器。直流侧滤波器一般安装在直流线的两端，谐波用有源滤波器的广频谱消除，单桥吸收6n双桥吸收12次谐波n 次谐波。
(4)无功补偿通常由静电电容器(包括滤波器电容器)和静态无功补偿器提供。
(5)直流平波电抗器，降低直流电压和电流的波动，抑制受干扰时直流电流的上升速度。
HVDC控制整流器在系统中的触发延迟角α逆变器的逆变角β 来控制电压、电流和输送功率。整流侧常用定电流Ids控制(Ids其约束方程为直流电流Id = Ids，通过比较Id和Ids调整偏差α，使两者偏差趋于零，达到控制的目的。
(二)HVDC模拟系统
本文用MATLAB PSB典型的12脉冲对一HVDC建模系统(见图2)
图 2 12脉冲HVDC系统
模拟。1000兆瓦(500千伏，2千安)直流互联用于500千伏、50000千伏的电力
兆赫，60赫兹系统传输到345kV，1万兆赫，50赫兹系统。交流系统由基频(60 Hz或50 Hz)在三次谐波下具有80度角的阻尼L-R等效物表示。
整流器和逆变器是使用两个串联通用桥接模块的12脉冲转换器。这些转换器通过300公里的线路和0.5 H平滑电抗器相互连接。转换器变压器(星形接地/星形/三角形)采用三相变压器(三绕组)模块。变压器分接器不是模拟的。分接位置由转换器变压器主额定电压的倍增因子(整流器侧为0.90；逆变器侧为0.96)确定。
从AC角度来看，HVDC转换器可以作为谐波电流的来源。从直流电的角度来看，它是谐波电压的来源。谐波的阶数n脉冲数与转换器配置p相关:交流电流，n = kp±1.直流电压，n = kp，k可以是任何整数。在这个例子中，p = 12，因此交流侧注入谐波为11、13、23、25，直流侧注入谐波为12、24。
交流滤波器用于防止奇数谐波电流在交流系统上扩散。过滤器分为两个子系统。由于触发角，这些滤波器在基频处也表现为大电容α，为整流器消耗提供无功功率补偿。α= 30度，转换器的无功功率需求约为满载时传输功率的60%。交流滤波器系统具有高谐波11次和13次Q(100)调谐滤波器和低Q（3）滤波器用于消除24次以上的高谐波。电容器组还提供额外的无功功率。整流器直流侧和逆变器交流侧两个断路器模块应用故障检查系统性能。电源系统、控制和保护系统采用相同的采样时间Ts = 50μs离散处理。部分保护系统采样时间为1或2 ms。
三、 控制系统分析
整流器磁极控制（电流）和逆变器磁极控制（电流/电压/伽马）子系统为两个转换器产生参考电流，启动和停止直流输电。在逆变器中，伽马测量子系统测量6脉冲晶闸管转换器的消光角Gamma。
保护系统可以打开和关闭。在整流器中，直流故障保护检测到线路故障，并采取必要措施清除故障。整流器和逆变器的低交流电压检测子系统用于区分交流故障和直流故障。在逆变器中，预防控制子系统[2]减少了由交流电压突然下降引起的交流故障。
(1)同步和射击系统
脉冲发射控制系统执行12个发射脉冲的同步和生成。该系统根据转换器控制器计算的电压使用一次电压α触发角同步并产生脉冲。同步电压在变流器变压器的一次侧测量，因为波形失真较小。(PLL)用于产生三个同步于正序电压基波分量的电压。触发脉冲发生器和PLL三电
压力同步。整流电压(AB，BC，CA)在过零点，斜坡被重置。每当斜坡值等于控制器提供的预期延迟角度时，就会产生触发脉冲。
(二)稳态V-I特性
该稳态特性(图3)由整流器极控和逆变器极控子系统实现:
图 3稳态特性
整流器控制正常运行Id_ref逆变器控制参考值的电流Vd_ref或Gamma_min电压或伽玛参考值。
如图所示，系统通常在点1处运行。然而，在AC在系统1上给整流器供电的严重紧急情况下，工作点移动到点2.因此，整流器被迫最小化α该模式和逆变器处于电流控制模式。类似地，交流系统向逆变器供电的电压降将迫使控制模式改为伽玛调整，并将角度限制为γmin。在严重事故中，需要更快的响应来增加换相余量，从而降低换相失败的可能性。预防控制子系统检查逆变器保护模块)产生最大延迟角限制(例如，在AC故障期)。
注：γ=消光角=180o - α - μ，μ=或重叠角 (3)VDCOL功能
另一个重要的控制功能是根据直流电压值改变参考电流。这种控制命名为电压相关电流指令限制器(VDCOL)，当VdL在直流线路故障或严重交流故障期间，自动降低参考电流(Id_ref)设定值Id参