中電力電子開關(guān)的性能

1、一、 關(guān)于輸出電氣量標(biāo)么化的問題：Outputchanel中的單位欄中，選擇pu對(duì)輸出的是否為標(biāo)么值沒有影響，這里填寫單位pu只能在圖中顯示出單位為pu單位，沒有進(jìn)行標(biāo)么值的轉(zhuǎn)化過程。若想取得標(biāo)么值輸出，有兩個(gè)方法：方法一，在Outputchanel中的Scale Factor中填入所需轉(zhuǎn)化的標(biāo)么值的基準(zhǔn)值倒數(shù)，因?yàn)檫@一因子是乘以輸出結(jié)果，所得到的就是標(biāo)么值輸出了。方法二，采用multimeter組件，這一組件可以對(duì)輸出的電壓和有功功率取標(biāo)么值，前提填寫了對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)值。建議在使用過程中注意標(biāo)么值的使用范圍。目前已知發(fā)電機(jī)參數(shù)中，填寫的是以自身容量為基準(zhǔn)的標(biāo)么值。在將實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)化為仿真參數(shù)的

2、時(shí)候需注意這一問題。二、 RMS兩種輸出格式的差別：RMS電壓有兩種輸出格式，即模擬化和數(shù)字化，模擬化輸出曲線疊加的有波紋，適合于對(duì)變化速度要求快的場(chǎng)合。而數(shù)字化輸出的曲線沒有波紋，輸出很平滑，適合于控制環(huán)節(jié)使用。兩者各有用途。以下開始分析PSCAD中電力電子元件的分析：1. Power Electronic Switch（電力電子器件）電力電子開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)四種器件功能：二極管、晶閘管、GTO和IGBT。本組件代表了兩狀態(tài)電阻性開關(guān)并聯(lián)一個(gè)可選的RC緩沖環(huán)節(jié)，如下所示：晶閘管、GTO和IGBT模型需要輸入門極觸發(fā)脈沖，可用于高頻開關(guān)和脈寬調(diào)制電力電子電路中?？墒褂谩安逯迭c(diǎn)的觸發(fā)脈沖”組件實(shí)現(xiàn)插

3、值觸發(fā)脈沖。在仿真中，尤其是電壓源轉(zhuǎn)換或其它FACTS設(shè)備中，必須注意觀測(cè)到的損耗是符合實(shí)際的。 在自換相的導(dǎo)通和關(guān)斷（包括正向強(qiáng)制導(dǎo)通）期間，為了計(jì)算開關(guān)動(dòng)作的確切時(shí)刻，自動(dòng)采用了插值算法。但是要注意的是，使用門極信號(hào)的設(shè)備導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)除非在輸入?yún)?shù)中選擇了“插值”，則不會(huì)自動(dòng)采用插值算法。緩沖環(huán)節(jié)與電力電子器件并聯(lián)，主要作用是緩解電壓或電流的陡變，保護(hù)電力電子器件，其中電容和電阻的數(shù)值默認(rèn)的為電阻5000、電容0.05F。緩沖器RC時(shí)間常數(shù)應(yīng)反映于仿真的時(shí)間步長(zhǎng)中，若RC時(shí)間常數(shù)小于仿真的時(shí)間步長(zhǎng)，則RC可以不取任何值。2. Diode（二極管）二極管的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)由它兩端電壓

4、和流經(jīng)的電流所決定。正向電壓、正向電流時(shí)導(dǎo)通。二極管固有導(dǎo)通電阻很小和關(guān)斷電阻很大。當(dāng)其正向偏置且正向電壓超過了輸入?yún)?shù)“Forward Voltage Drop”時(shí)二極管導(dǎo)通。電流過零時(shí)二極管關(guān)斷，直到再次偏置之前一直保持關(guān)斷。二極管的VI特性曲線如下所示：為了計(jì)算器件動(dòng)作的準(zhǔn)確時(shí)刻，導(dǎo)通和關(guān)斷事件都采用了插值算法。因此，導(dǎo)通發(fā)生在正向電壓正好達(dá)到“Forward Voltage Drop”的時(shí)刻，而關(guān)斷發(fā)生在電流正好到零的時(shí)刻。注意：反向恢復(fù)時(shí)間（即在關(guān)斷后，恢復(fù)到允許一定的反向電流流過器件的時(shí)間）。如果導(dǎo)通電阻為零或小于開關(guān)閾值，則器件的導(dǎo)通狀態(tài)就被視為理想短路。3. Thyristor

5、（晶閘管）晶閘管通常由門極收觸發(fā)后保持導(dǎo)通，而根據(jù)器件自身的電壓和電流情況決定何時(shí)關(guān)斷。為了產(chǎn)生門極觸發(fā)脈沖，需要外部的控制信號(hào)晶閘管導(dǎo)通電阻很小，關(guān)斷電阻很大。其狀態(tài)會(huì)在以下情況下發(fā)生改變：1. 器件兩端的正向偏置電壓大于或等于輸入?yún)?shù)“Forward Voltage Drop”，且門極信號(hào)從0變?yōu)?。2. 器件兩端的正向偏置電壓大于或等于輸入?yún)?shù)“Forward Voltage Drop”，且門極信號(hào)預(yù)置為1（即觸發(fā)角為0°，作為二極管使用）3. 正向偏置電壓大于或等于輸入?yún)?shù)“Forward Break-Over Voltage”。4. 關(guān)斷時(shí)刻在器件電流的過零點(diǎn)（電壓反向，電

6、流未反向時(shí)，晶閘管還保持導(dǎo)通；電壓正向，而電流反向時(shí)，晶閘管關(guān)斷）。晶閘管的V-I特性如下所示:在自換相的導(dǎo)通和關(guān)斷（包括正向強(qiáng)制導(dǎo)通）期間，為了計(jì)算開關(guān)動(dòng)作的確切時(shí)刻，自動(dòng)采用了插值算法。但需要注意的是，是否插值計(jì)算到來(lái)的門極信號(hào)，用戶有選擇權(quán)。本組件還模擬了息弧時(shí)間。因此，輸入?yún)?shù)“Minimum Extinction Time”所定義的時(shí)間還未過去，而正向偏置電壓又大于了輸入?yún)?shù)“Forward Voltage Drop”，則晶閘管會(huì)重新導(dǎo)通。即使沒有門極觸發(fā)信號(hào)，這種情況也會(huì)發(fā)生。注意：二極管的反向恢復(fù)時(shí)間（即在關(guān)斷后，恢復(fù)到允許一定的反向電流流過器件的時(shí)間）假定為零。如果導(dǎo)通電阻為零

7、或小于開關(guān)閾值，則器件的導(dǎo)通狀態(tài)就被視為理想短路。4. GTO/IGBTGTO和IGBT模型本質(zhì)上相同。GTO/IGBT通常由門極觸發(fā)導(dǎo)通和關(guān)斷。為了產(chǎn)生門極觸發(fā)脈沖需要有外部的控制信號(hào)。 GTO/IGBT的特性與晶閘管非常相似，除了GTO/IGBT能在門極脈沖為0時(shí)關(guān)斷器件，而不管器件是否受到了正向偏置電壓。GTO/IGBT模型的VI特性如下所示：在自換相的導(dǎo)通和關(guān)斷（包括正向強(qiáng)制導(dǎo)通）期間，為了計(jì)算開關(guān)動(dòng)作的確切時(shí)刻，自動(dòng)采用了插值算法。但需要注意的是，是否插值計(jì)算到來(lái)的門極信號(hào)，用戶有選擇權(quán)。5. Transistor其模型與GTO和IGBT一樣。6. Interpolatio

8、n and Switching（插值和器件動(dòng)作）在指定的時(shí)間段內(nèi)，電力網(wǎng)絡(luò)的暫態(tài)仿真是一系列離散間隔（時(shí)間步長(zhǎng)）網(wǎng)絡(luò)方程的求解。EMTDC是固定時(shí)長(zhǎng)的暫態(tài)仿真程序，因此仿真之前一旦選定就保持不變。由于時(shí)間步長(zhǎng)固定，網(wǎng)絡(luò)事件如故障或晶閘管動(dòng)作可能發(fā)生在這些離散時(shí)間點(diǎn)之中（如果不是刻意修正的話）。這就意味著如果器件動(dòng)作處于時(shí)間步長(zhǎng)間隔中的話，只有等到下一時(shí)間步長(zhǎng)時(shí)程序才能體現(xiàn)出此事件。這一現(xiàn)象將導(dǎo)致不精確和不期望的器件動(dòng)作延遲。在很多情況下，像斷路器跳閘，一個(gè)事件步長(zhǎng)的延遲（即50ms）不會(huì)造成什么后果。但是在電力電子電路仿真中，這樣的延遲會(huì)導(dǎo)非常不精確的結(jié)果（即50ms在60Hz時(shí)大約為1電角度

9、）。削減此延遲的一個(gè)方法是縮短時(shí)間步長(zhǎng)，然而，這樣會(huì)增加計(jì)算時(shí)間的開銷，而且不一定能夠給出精確的結(jié)果。另外一個(gè)辦法就是采用變時(shí)間步長(zhǎng)解法，如果發(fā)現(xiàn)了器件動(dòng)作事件，程序?qū)咽录介L(zhǎng)分割為更小的步長(zhǎng)。然而，這無(wú)法克服器件開合感性和容性電路時(shí)，由于電流和電壓的微分所造成的偽電壓和電流尖峰問題。  如果事件發(fā)生在時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)的話，EMTDC使用插值算法來(lái)尋找事件發(fā)生的確切時(shí)刻。這么做比縮短時(shí)間步長(zhǎng)的方法結(jié)果更精確、計(jì)算速度更快，并且允許EMTDC在更大的事件步長(zhǎng)下精確地模擬任何動(dòng)作事件， 計(jì)算機(jī)理解釋如下：1. 每一開關(guān)設(shè)備在被DSDYN子程序調(diào)用時(shí)，都自動(dòng)將其動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)加入到下拉列表中。主程序

10、在時(shí)間步長(zhǎng)的終點(diǎn)求解電壓和電流，而在時(shí)間步長(zhǎng)的起點(diǎn)儲(chǔ)存開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)。 這些設(shè)備可通過直接定義時(shí)間點(diǎn)或電壓、電流的變化水平來(lái)指定一個(gè)開關(guān)動(dòng)作事件。2. 主程序確定動(dòng)作的開關(guān)設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)基于它的開關(guān)條件率先得到滿足，然后于動(dòng)作的時(shí)間點(diǎn)處在此設(shè)備所處的子系統(tǒng)中插值所有的電壓和電流。對(duì)應(yīng)的支路合或斷，需要對(duì)導(dǎo)納矩陣重新進(jìn)行三角分解。 3. 然后，EMTDC求解全部已有變量，自插值點(diǎn)向前前進(jìn)一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)，求解所有節(jié)點(diǎn)電壓。有必要再檢查所有設(shè)備是否又出現(xiàn)了插入的開關(guān)動(dòng)作，直至原始時(shí)間步長(zhǎng)結(jié)束。4. 如果沒有更多的開關(guān)事件，則進(jìn)行最終的插值計(jì)算然后返回原始的時(shí)間步長(zhǎng)序列。以上步驟可用下圖

11、表述:舉例：根據(jù)圖4-2所示，讓我們考慮二極管導(dǎo)通，在電流過零時(shí)將關(guān)斷。當(dāng)DSDYN在t=1調(diào)用二極管子程序時(shí)，由于電流為正，所以沒有發(fā)生開關(guān)動(dòng)作。如果沒有采用插值（或EMTDC關(guān)閉了插值功能），在t=2時(shí)得到相應(yīng)解。此時(shí)，二極管子程序發(fā)現(xiàn)其自身電流為負(fù)，在隨之的t=3時(shí)將器件關(guān)斷。由此，二極管中這一過程中允許流過了反向電流。  EMTDC采用插值算法，當(dāng)DSDYN在t=1調(diào)用二極管子程序時(shí)，由于電流為正器件處于導(dǎo)通狀態(tài)。然而由于此支路可關(guān)斷，其位于主程序中的相應(yīng)列表中，列表中列出的支路需要檢查其電流是否過零，如果過零則在時(shí)間步長(zhǎng)的終點(diǎn)前切斷此支路。 主程序在t=2處生成解，但是它還

12、檢查列表是否滿足插值條件。由于在t=2二極管電流解為負(fù)，主程序?qū)⒂?jì)算電流的實(shí)際過零點(diǎn)。主程序還將插值計(jì)算此時(shí)間點(diǎn)處的所有電壓和電流（即t=1.2），然后將二極管關(guān)斷。  假設(shè)在此時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)沒有更多的開關(guān)動(dòng)作，主程序就計(jì)算出t=1.2和2.2（1.2t）時(shí)的電壓，然后退回t=2處計(jì)算相應(yīng)的電壓，并將仿真重新設(shè)置回整數(shù)間隔的時(shí)間步長(zhǎng)上。注意：盡管二極管在t=1.2處關(guān)斷，調(diào)用DSDYN和DSOUT仍僅在t=1, 2和3處，二極管中不會(huì)再出現(xiàn)反向電流。 主程序調(diào)用DSOUT，因此在t2處可以將電壓和電流輸出。然后在t=2調(diào)用DSDYN，而在t=3繼續(xù)正常的求解。在上述過程中進(jìn)行的同時(shí)還有另

13、一事件發(fā)生：在開關(guān)動(dòng)作的同時(shí)程序會(huì)自動(dòng)設(shè)定一個(gè)顫振移除標(biāo)志。只要無(wú)中斷的半個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)插值完成后就清除這一標(biāo)志（意思是指這半個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)沒有器件動(dòng)作）。在上述例子中，這就意味著還要在t=1.7處進(jìn)行插值（即1.2和2.2的中點(diǎn)處），在t=2.7處進(jìn)行求解，然后像之前那樣由最終的插值點(diǎn)返回求t=2.0時(shí)的解。 為了避免在一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)有過多的開關(guān)動(dòng)作，還要將時(shí)間前進(jìn)至少0.01%的步長(zhǎng)然后求解。另外，任何兩個(gè)（或多個(gè)）設(shè)備的開關(guān)動(dòng)作間隔時(shí)間小于0.01%步長(zhǎng)的話，就視為同時(shí)發(fā)生。  以一個(gè)簡(jiǎn)單的HVDC系統(tǒng)為例說明插值的應(yīng)用，這里仿真時(shí)間步長(zhǎng)為50s，對(duì)于整流側(cè)常數(shù)alpha定

14、值給出對(duì)應(yīng)的不同測(cè)量值，如圖4-4(a)和(b)所示。采用插值算法的alpha測(cè)量值只有0.001°的波動(dòng)，而沒有采用插值算法的觸發(fā)結(jié)果的波動(dòng)大于1°。如此大的觸發(fā)角波動(dòng)（1°或更大）會(huì)產(chǎn)生非特性諧波，從而阻止了對(duì)觸發(fā)角的精細(xì)調(diào)節(jié)。在上述兩個(gè)例子中，EMTDC自動(dòng)地將晶閘管關(guān)斷插入到其電流過零點(diǎn)處。在以下情況時(shí)應(yīng)用插值是有利的：· 具有大量快速切換設(shè)備的電路；· 帶有浪涌避雷器的電路與電力電子設(shè)備連接；· HVDC系統(tǒng)與易發(fā)生次同步諧振的同步機(jī)相聯(lián)；· 使用小信號(hào)波動(dòng)法分析AC/DC系統(tǒng)，這時(shí)精細(xì)的觸發(fā)角控制是必須的；

15、83; 使用GTO與反向晶閘管構(gòu)成的強(qiáng)制換相換流器；· PWM電路和STATCOM系統(tǒng)；· 分析具有電力電子設(shè)備的開環(huán)傳遞函數(shù)；7. 6-Pulse Bridge（6脈波橋）6脈波橋模塊如圖所示，其有三相圖和單相圖兩種顯示方式。這一組件簡(jiǎn)潔地表征了直流變換器，其包括了一個(gè)6脈波格雷茲變換橋（可做整流器也可作逆變器）、一個(gè)內(nèi)部的鎖相震蕩器、觸發(fā)和閥閉鎖控制、觸發(fā)角和息弧角的測(cè)量。內(nèi)部的每一個(gè)晶閘管也包含了RC緩沖器環(huán)節(jié)。6脈波橋主要有以下的外部輸入和輸出變量：Ø ComBus：為內(nèi)部鎖相振蕩器提供輸入信號(hào)，此輸入端通過Node Loop組件與換相母線相聯(lián)。Ø

16、; AO：為變化器輸入觸發(fā)角Ø KB：輸入閉鎖或解鎖控制信號(hào)Ø AM：觸發(fā)角的測(cè)量值輸出Ø GM：息弧角的測(cè)量值輸出8. Static VAR Compensator（靜止無(wú)功補(bǔ)償器）這一組件表征的是一12脈波TSC/TCR靜止無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)。此模型中包括了SVC系統(tǒng)的變壓器，其一次側(cè)為星形接線、二次側(cè)為三角形接線。用戶可以選擇SVC吸收無(wú)功（感性運(yùn)行）和發(fā)出無(wú)功（容性運(yùn)行）的限制，也即TSC容量段的數(shù)目。每一相等的容量段的額定容量由總的限制容量除以容量段的數(shù)目而得到。靜止無(wú)功補(bǔ)償器包括以下外部的輸入和輸出變量：Ø CSW：電容器投切信號(hào)，1表示投入一組電

17、容，-1表示切除一組電容。Ø AO：Alpha的定值，只有在選擇了Firing Pulses From: | Internal PLO才有效。Ø KB：閉鎖和解鎖信號(hào)，0表示閉鎖TCR，1表示解鎖。Ø FPD：三角形連接的TCR的觸發(fā)數(shù)組（6個(gè)元素），只有在選擇了Firing Pulses From: | External才有效。Ø FPS：星形連接的TCR的觸發(fā)數(shù)組（6個(gè)元素），只有在選擇了Firing Pulses From: | External才有效。Ø NCT：輸出TSC投入的電容器組數(shù)目。Ø ICP：栓鎖電容器投切信號(hào)CS

18、W，在所有的投切過程結(jié)束后將CSW信號(hào)置為零。9. Interpolated Firing Pulses（插值點(diǎn)的觸發(fā)脈沖）這一組件返回一個(gè)二元數(shù)組，包括觸發(fā)脈沖和晶閘管、IGBTs和GTOs插值導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)刻所必須的插值時(shí)間標(biāo)簽。第一個(gè)元素信號(hào)為0或1，表示實(shí)際的門極控制信號(hào)。第二個(gè)元素為插值的時(shí)刻。組件的輸出是基于輸入信號(hào)H和L的比較得出的。L通常是觸發(fā)角定值，H則來(lái)自于鎖相振蕩器或者與之等同的環(huán)節(jié)（將觸發(fā)角定值與電壓信號(hào)的實(shí)時(shí)相位即鎖相環(huán)節(jié)的輸出相比較，當(dāng)時(shí)間步長(zhǎng)前進(jìn)到t與tt之間有器件動(dòng)作，也即觸發(fā)角定值位于這兩點(diǎn)之間時(shí)，就運(yùn)用插值算法進(jìn)行計(jì)算，并輸出觸發(fā)信號(hào)。否則就輸出0）。如圖所示t

19、hetaY1是鎖相器的輸出信號(hào)，在于order1觸發(fā)角定值信號(hào)比較后，決定出了觸發(fā)信號(hào)gy1的觸發(fā)時(shí)刻。同樣地，gy1的關(guān)斷信號(hào)也是如此得出得，不過依賴于此組件的OFF部分。此組件可以為以下元件生成定時(shí)的觸發(fā)脈沖。Ø 單個(gè)GTO/IGBT；Ø 6脈波GTO/IGBT橋；Ø 單個(gè)晶閘管；Ø 6脈波晶閘管橋。需要注意的是，若使用的是GTO或IGBT，則此組件還提供了對(duì)OFF信號(hào)的輸入信號(hào)比較。10. Generic Current Control（通用的電流控制）直流輸電仿真這一組件模擬了通用的電流或極控制。在實(shí)際的HVDC系統(tǒng)中，這一組件的兩個(gè)輸入電流定值

20、和息弧角期望值可由系統(tǒng)的保護(hù)性需求諸如“依賴于電流限制的電壓”所處理生成。然而電流控制仍是直流連接運(yùn)行的一個(gè)重要特性，這是因?yàn)殚y限制了過電流能力。電流定值限制要確保換流器電流保持在安全的運(yùn)行水平上。通常對(duì)于某極上的每一閥組，電流控制器都提供一個(gè)觸發(fā)角的期望值。于是，電流控制器也可稱之為“極控制器”。輸入到電流控制器的電流定值由某些額外的控制、保護(hù)和限制條件所調(diào)節(jié)，以確保穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的功率控制和系統(tǒng)保護(hù)。此模型實(shí)現(xiàn)兩種功能。第一，借由電流定值（CO）和電流測(cè)量值（CD）之間的誤差，通過比例積分控制器生成alpha定值。第二，生成息弧角（gamma）的誤差信號(hào)（DGE），在電流測(cè)量值小于電流定值時(shí)，

21、它能增大gamma的期望值。電流定值可由一些其它控制包括“依賴電流限制的電壓”輸入給極控制器，而電流期望值可由“主功率控制”而來(lái)。HVDC電流測(cè)量值通常取自于極中的平波電抗器或者與閥組串聯(lián)的某直流支路，取出的電流在此組件中進(jìn)行控制。直流傳感器往往都有一個(gè)響應(yīng)時(shí)間，可能是延遲時(shí)間或者是滯后函數(shù)也或者是兩者的結(jié)合，其時(shí)間常數(shù)一般取0.55.0ms。另外，還需用濾波器濾除基波外的諧波，如6次或12次諧波。電流邊界（CM）輸入?yún)?shù)通常是固定值。換流器在正常運(yùn)行工況下控制電流時(shí)，CM取0。如果正常運(yùn)行工況下?lián)Q流器沒有控制電流，則需對(duì)逆變器設(shè)置CM為正值（大約為0.1pu），對(duì)整流器設(shè)置CM為負(fù)值（大約為

22、-0.1pu）以強(qiáng)制換流器建立起直流電壓。兩端或多端直流連接配置中的某一換流器都以這種方式?jīng)Q定電壓，而對(duì)其它換流器施以零電流邊界的電流控制。電流邊界的作用是修正電流定值，從而換流器控制直流電流以適應(yīng)不同的傳輸水平，而不是試圖以電流控制換流器達(dá)到這一目標(biāo)。強(qiáng)制換流閥的觸發(fā)角期望值置于alpha允許的最大值上，結(jié)果是閥組控制器的gamma控制替代了觸發(fā)角定值控制。此時(shí)的gamma等于換流閥所能達(dá)到的最小gamma定值上。若息弧角（gamma）控制激活的話，則不能再對(duì)換流器進(jìn)行電流控制。在整流器中，負(fù)的電流邊界會(huì)強(qiáng)制觸發(fā)角置于最小值上，以使得其喪失對(duì)電流的控制能力。輸入?yún)?shù)“電流誤差的斜率”控制了電

23、流誤差控制的增益。如果此值為零，則DGE為零。對(duì)整流器來(lái)說DGE取零值是正常的。另外整流器中g(shù)amma控制是不激活的，則DGE會(huì)取一較小的值。通用電流控制組件的外部輸入變量如下：Ø CD：直流電流響應(yīng)（恒為正），單位p.u.；Ø CO：直流電流定值（恒為正），單位p.u.；Ø DA：alpha期望值，單位rad;Ø DGE：dleta gamma的誤差，單位rad。11. Generic Gamma Control（通用的gamma控制）直流輸電仿真這一組件模擬了通用的息弧角（gamma）控制。當(dāng)換流器反向運(yùn)行時(shí)，如果息弧角過小的話會(huì)引起換相失敗。通過對(duì)

24、息弧角gamma進(jìn)行控制以避免出現(xiàn)這一情況。此控制器的輸入是6脈波或12脈波換流器的gamma測(cè)量值。為了避免換相失敗，在通用的gamma控制組件中對(duì)gamma測(cè)量值進(jìn)行處理，包括以下內(nèi)容：l 修正gamma測(cè)量值使其等于基波交流信號(hào)上一周期觀測(cè)到的最小值。l 如果gamma測(cè)量值變化劇烈，則啟動(dòng)暫態(tài)的控制過程，或者交流波形出現(xiàn)畸變。在這種情況下，gamma期望值會(huì)增加幾度。gamma控制器的輸出是觸發(fā)角期望定值（AO），將其與由每極的電流控制器得到的觸發(fā)角期望值進(jìn)行對(duì)比。觸發(fā)角的實(shí)際定值選擇這兩個(gè)相比中的最小的。對(duì)逆變器而言，當(dāng)alpha定值增加到對(duì)應(yīng)的gamma定值小于其gamma期望值時(shí)

25、，將轉(zhuǎn)為gamma控制。Gamma期望值也可以由“極控制器”的電流誤差控制來(lái)修正。輸入?yún)?shù)是delta gamma的誤差（DGE）。穩(wěn)態(tài)情況下它是零，正常情況下不會(huì)啟動(dòng)去修正gamma期望值。  標(biāo)么直流電流的測(cè)量值CD用于探查直流電流的異常增加，如果此時(shí)閥組運(yùn)行于逆變器狀態(tài)則有可能導(dǎo)致?lián)Q相失敗。如果伴隨著直流電流的增加gamma的定值沒有有效增加則CD可能為零。相似地，如果換流器運(yùn)行于整流器狀態(tài)，則gamma控制無(wú)效，且CD為0.0。此時(shí)只有在直流電流的暫態(tài)增量超出輸入?yún)?shù)定義的電流增量水平的情況下，gamma控制才是有效的。選定的電流增量水平需足夠確保gamma控制不會(huì)對(duì)正常的直

26、流電流波動(dòng)有響應(yīng)。通用gamma控制組件的外部輸入和輸出如下所示：l DA：alpha期望值，單位rad；l DGE：delta gamma的誤差，單位rad；l G：閥組的gamma測(cè)量值，單位rad；l CD：直流電流測(cè)量值（恒正），單位p.u.；l AO：輸出給閥的alpha定值，單位rad。12. Voltage Dependent Current Limits（依賴于電流限制的電壓）本組件返回一個(gè)電壓依賴性電流限制，對(duì)它有兩種初始化方法，一是在直流電壓測(cè)量值跌落于定值以下時(shí)觸發(fā)計(jì)數(shù)器，二是通過延遲函數(shù)。究竟采用何種方法，取決于輸入?yún)?shù)“Delay or Lag Function”。大

27、多數(shù)直流輸電系統(tǒng)必須將以下情況的影響最小化，包括大電流抽出、注入功率因數(shù)低的交流系統(tǒng)。對(duì)于短路比低的換流器，交流電壓將會(huì)崩潰。電壓依賴性電流限制主要用于直流連接，防止設(shè)備在此情況下運(yùn)行過長(zhǎng)時(shí)間。識(shí)別出崩潰的直流電壓后，將每一組換流閥的電流控制器定值減小到極限，即0.20.5pu。有兩種電壓依賴性電流限制函數(shù)，延遲或滯后函數(shù)。它們之間有輕微的不同。為了避免電壓依賴性電流限制運(yùn)行于顫振狀態(tài)或者頻繁的投入/切除，輸入?yún)?shù)“Volts for Applying Limit (Von)”的幅值必須小于“Volts for Removing Limit (Voff)”。在討論同一極性的直流線路電壓測(cè)量值時(shí)

28、，輸入Von和Voff也是必要的。如果負(fù)極電壓可靠測(cè)量值為負(fù)值時(shí)，Von和Voff也必須為負(fù)值。在輸入?yún)?shù)Von到Voff兩個(gè)電壓水平的過渡上，有兩種模式可供選擇。它們分別是滯后特性，或者直線斜率特性。選擇那種主要取決于輸入?yún)?shù)“Hysterisis”和“Straight Line”。這一組件在大多數(shù)電壓依賴性電流限制應(yīng)用中有效。經(jīng)常用于整流器和逆變器上。應(yīng)用中需必須注意協(xié)調(diào)兩端換流器特性使得電壓能夠恢復(fù)。舉個(gè)例子如果說，逆變器的特性是企圖控制比整流器所產(chǎn)生的更大的電流，則直流連接可能鎖定在逆變器觸發(fā)角限值最小值上而不能恢復(fù)。更為復(fù)雜的電壓依賴性電流限制可以通過此組件的串聯(lián)得到。電壓依賴性電流

29、限制組件有以下外部輸入和輸出:l VD：直流側(cè)測(cè)量電壓（負(fù)極取負(fù)值），單位kV；l CI：電流定值（恒正），單位p.u.；l CO：電流定值輸出（恒正），單位p.u.。13. Minimum Gamma Measurement（gamma的最小測(cè)量值）此組件測(cè)量輸入的gamma信號(hào)，輸出上一完整基波周期中的gamma最小值。輸出每隔30電角度（即1/12周期）更新一次，因此此組件的輸出就是過去12個(gè)30°時(shí)間段中的最小值。它的最大輸出是。14. CCCM Controller for Rectifier（整流器的聯(lián)合協(xié)調(diào)控制器）本組件模擬了采用聯(lián)合協(xié)調(diào)控制方法（Combined Co

30、ordinated Control Method, CCCM）的直流系統(tǒng)電壓依賴電壓定值的特性。CCCM對(duì)每一處直流站的直流電流和直流電壓進(jìn)行聯(lián)合和協(xié)調(diào)控制。15. CCCM Contoller for Inverter（逆變器的聯(lián)合協(xié)調(diào)控制器）本組件模擬了采用聯(lián)合協(xié)調(diào)控制方法（Combined Coordinated Control Method, CCCM）的直流系統(tǒng)電壓依賴電壓定值的特性。CCCM對(duì)每一處直流站的直流電流和直流電壓進(jìn)行聯(lián)合和協(xié)調(diào)控制。整流器和逆變器的聯(lián)合協(xié)調(diào)控制器組件都模擬了采用兩河協(xié)調(diào)控制方法的直流系統(tǒng)電壓依賴電壓定值的特性。CCCM對(duì)每一處直流站的直流電流和直流電壓進(jìn)

31、行聯(lián)合和協(xié)調(diào)控制。向CCCM控制器中加入一些特殊的代數(shù)函數(shù)，以協(xié)調(diào)輸入和生成直流電壓定值（整流器側(cè)，逆變器側(cè)）和直流電流定值（整流器側(cè)，逆變器側(cè)）。以上框圖中的字母和下標(biāo)的含義如下：“U”代表直流電壓，“I”代表直流電流，“P”代表直流功率。下標(biāo)“o”代表定值，下標(biāo)“d”代表測(cè)量值。所有信號(hào)都以直流額定基準(zhǔn)電壓、電流和功率取了標(biāo)么值。下標(biāo)“r”和“i”分別指的是信號(hào)的位置位于整流器側(cè)和逆變器側(cè)。Gamma（）是息弧角，而，其中的指的是觸發(fā)角。直流電壓和電流的定值由一些特殊的代數(shù)函數(shù)所生成，再與它們的測(cè)量值進(jìn)行比較，得到的誤差值輸入給PI控制器，在每一處直流站點(diǎn)，PI控制器都可以獨(dú)立生成觸發(fā)角定

32、值。需要注意的是上圖中與CCCM控制器相聯(lián)的PI控制器并不包含在CCCM組件中，需要用戶單獨(dú)添加。運(yùn)用CCCM控制器的關(guān)鍵整流器實(shí)質(zhì)上是作為功率控制器運(yùn)行，而逆變器則是作為電阻控制器在運(yùn)行。電壓依賴性電流定值限制（VDCOL）環(huán)節(jié)也可以植入到CCCM控制器組件的那些特殊代數(shù)函數(shù)中，結(jié)果換流器的特性如下圖說是。CCCM控制方法的特性對(duì)薄弱網(wǎng)架非常有益，此類網(wǎng)絡(luò)不僅為了穩(wěn)定性需要快速的功率恢復(fù)，還要求在采用息弧角控制時(shí)可以更高效。比例積分控制器的增益和時(shí)間常數(shù)必須在大信號(hào)擾動(dòng)下進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。這可以通過試驗(yàn)或者多路運(yùn)算特性找到最好的定值。需要注意的是Manitoba HVDC研究中心有限公司沒有對(duì)外

33、宣布CCCM控制方法模型的有效性和準(zhǔn)確性?？蓪⑺鳛榕d趣和培訓(xùn)所用。16. Effective Gamma Measurement（有效的gamma測(cè)量值）本組件可以計(jì)算6脈波逆變器的有效gamma。所謂的有效gamma是指電壓剛過零的閥的gamma角。本組件包括以下外部輸入和輸出：l VV（6）：晶閘管電壓的6元素測(cè)量值數(shù)組輸入，單位kV；l Gv（6）：晶閘管的6元素g測(cè)量值輸入，單位s；l  Ge：最后一個(gè)正向偏置閥的gamma測(cè)量值輸出，單位°；l Ga：gamma平均值輸出，單位°；l Gm：gamma最小值輸出，單位°；17. Apparen

34、t Gamma Measurement（視在gamma的測(cè)量）本組件生成一個(gè)gamma的視在測(cè)量值，其由閥的gamma值和線電壓過零點(diǎn)交叉而得到。包括以下外部輸入和輸出：l VV：閥的輸入電壓，單位kV；l FP：晶閘管的導(dǎo)通角；l VI：線電壓輸入，單位kV；l GAPP：gama測(cè)量值輸出，單位°。18. Thyristor Switched Capacitor Allocator（晶閘管投切電容器的分配）本組件監(jiān)視定值輸入信號(hào)（AO），如果信號(hào)超出了規(guī)定的限值（UP和DWN），則生成信號(hào)以投入或切除一組電容器。在這之后，施加一段時(shí)延以允許AO適應(yīng)它的新值。此模型正常是用作Sta

35、tic VAR Compensator組件的CSW輸入，如下所示：19. TSC/TCR Non-Linear Susceptance Characteristic（TSC/TCR的非線性電納特性）本組件模擬了Static VAR Compensator中的TSC和TCR的非線性電納特性。主要有以下外部的輸入和輸出：l BSVS：靜止無(wú)功補(bǔ)償器的電納值（參考值），單位p.u.；l Nc：TSC當(dāng)前投入的數(shù)目（使用中的）；l BL：TCR電抗的輸出電納，單位p.u.；l VTCR：非線性的TCR電納輸出，單位p.u.；TCR的非線性電納輸出BTCR由以下公示所確定：這里：；變壓器一二次繞組間的漏

36、抗；SVC變壓器三相額定容量；電容器組總的無(wú)功。20. TCR/TSC Capacitor Switching Logic（TCR/TSC電容投切邏輯）本組件生成信號(hào)以投切Static VAR Compensator組件中的TSC電容器組。有以下外部輸入和輸出：l Nc：當(dāng)下投入運(yùn)行的TSC組數(shù)；l ：切除一組TSC的信號(hào)（1將切除1組）；l +：投入一組TSC的信號(hào)（1將投入1組）；l KB：閉鎖或解鎖信號(hào)1或0（0則閉鎖輸出）。本組件的輸出是1或-1，1表示投入一組，-1表示切除一組。21. Metal Oxide Surge Arrestor（金屬氧化物浪涌避雷器）本組件用來(lái)模擬無(wú)間隙型金屬氧化物浪涌