直流阶跃响应测试及分析

直流阶跃响应主要用来测试直流控制系统动态响应能力，按照直流系统设计的阶跃响应要求，响应时间用“tr1”表示，是指从参考值从变化时刻起到测量值达到参考值的90%所需的时间，前提是测量值最终会稳定到新的参考值，第一次超调量不能超过参考值变化量的30%；第二次超调误差不应超过±2%。对于过阻尼系统，响应时间用“tr3”表示，是指从参考值变化时刻起到测量值达到参考值的90%所需的时间，测量值达到新的参考值的时间不超过4倍的tr3，误差不超过±2%。

直流电流控制器的电流阶跃响应要求直流极电流对电流指令的阶跃增加或者阶跃降低的响应应满足两项要求：一是当电流指令的变化量不超过直流电流余裕时，响应时间不得大于30ms（考虑到电流控制回路的误差，允许电流指令最大变化比直流电流余裕小额定电流的2%）；二是当电流指令变化量超过直流电流余裕，响应时间不得大于70ms。

图336　PSCAD和RTDS仿真系统直流闭锁

图337　PSCAD和RTDS仿真系统0.5pu电流阶跃(www.xing528.com)

基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真系统与基于实际直流控制系统的RTDS实时仿真系统具有相同结构的直流控制系统，采用相同的控制系统参数，对这两个系统进行0.5pu电流阶跃响应进行对比，一方面可以测试两个控制系统的阶跃响应特性差异；另一方面可以测试控制系统是否满足直流阶跃响应要求。基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真系统0.5pu电流阶跃响应波形如图337（a）所示。基于实际直流控制系统的RTDS实时仿真系统直流解锁时的直流电压、电流、触发角变化如图337（b）所示。

从上图可以看出，PSCAD和RTDS仿真系统直流电流0.5pu阶跃的波形变化趋势基本一致，电流从1500A上阶跃至3000A的时间均为约0.04s，从3000A下阶跃至1500A的时间均为约0.06s。在上阶跃时电压波动不大，在下阶跃时电压由-500kV降低至-400kV，随角度的快速调节，在0.5s内恢复至-450kV。触发角的变化趋势也基本一致，在上阶跃时瞬间调整至5°，在下阶跃最高调整至40°，然后快速调整至15°±2.5°额定运行值范围内。