VSC-HVDC系统仿真模型及参数研究

根据VSC-HVDC的自身特点，结合PSCAD／EMTDC软件中己有的相关功能模块，构建了VSC-HVDC系统的仿真模型。换流器分别通过串联电抗器和隔离变压器连接到两端交流电网，换流器直流侧采用背靠背方式。换流器采用IGBT两电平电压源换流器结构，仿真系统基本结构如图4-27所示，仿真系统参数如表4-5所示。

表4-5 VSC-HVDC仿真系统参数

仿真系统中，PWM调制采用正弦波PWM调制方式，仿真模型如图4-28所示。PLL为PSCAD／EMTDC软件包提供的三相锁相环，它跟踪输入信号并输出与输入信号同步变化的实时相角（ωt）。根据控制角（delta）和三相相位关系对实时相角进行调整，得到三相调制波的相角。将此相角送给正弦函数，再乘以调制深度（lambda）得到三相正弦调制波。调制波与三角载波进行比较后输出六路PWM驱动信号。控制角（delta）和调制深度（lambda）来自功率控制环节，如图4-29所示。

图4-27 VSC-HVDC仿真系统主电路结构图

图4-28 VSC的PWM生成电路(www.xing528.com)

注：Comparator—比较器；carrier—载波器。

本仿真实例中，送端换流器采用定有功功率和定无功功率控制方式，受端换流器采用定直流电压和定无功功率控制方式。系统运行指令均为额定值，仿真启动顺序如下：

1）系统启动，控制器不工作，两端VSC分别通过IGBT反并联二极管向电容器充电；

2）在1s时刻，受端换流器投入运行并工作于定直流电压方式：U_dc.ref2＝20kV，Q_ref2＝0；

3）在2s时刻，受端换流器工作于STATCOM方式：U_dc.ref2＝20kV，Q_ref2＝2Mvar；

4）在3s时刻，送端换流器投入运行并工作于STATCOM方式：P_ref1＝0，Q_ref1＝-2Mvar；

5）在4s时刻，VSC-HVDC工作于输电方式：P_ref1＝5MW，Q_ref1＝-2Mvar，U_dc.ref2＝20kV，Q_ref2＝2Mvar。