【基于MMC换流器的永磁风机直流并网系统的仿真与分析案例1800字】

基于MMC换流器的永磁风机直流并网系统的仿真与分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u11380基于MMC换流器的永磁风机直流并网系统的仿真与分析案例 1213151.1仿真系统参数 1196141.2电网侧MMC换流站仿真及分析 2154621.3风机侧MMC换流站仿真及分析 31.1仿真系统参数本文利用了MTALAB/SIMULINK仿真软件，搭建了基于MMC换流器的永磁风机直流并网系统的仿真模型，MCC-HVDC为一个三端系统。SIMULINK仿真模型中，三端MMC直流输电系统的两个电网侧、直流侧和风机侧的相关运行及控制参数由表1.5、表1.6和表1.7分别给出。表1.5电网侧MMC换流器相关参数Tab.1.5RelatedparametersofMMCconverterongridside参数取值2个交流系统参数15kV/3GVA/50Hz20kV/3GVA/50Hz换流器额定容量50MW滤波器LC参数5mH+180μFPWM开关频率2kHZ调制方式SPWM电压外环Kp、Ki0.015、1.6电流内环Kp、Ki5、15表1.6直流网络相关参数Tab.1.6RelatedparametersofDCnetwork参数取值直流线路长10km线路电阻0.015Ω/km电感0.792mH/km直流电容30mF直流线电容0.0144μF表1.7风机侧MMC换流器相关参数Tab.1.7RelatedparametersofMMCconverteronfanside直流侧电压20KV换流器额定容量50MW一次谐振电感5mH一次谐振电容25.3μF谐振频率1kHZPWM开关频率2kHZ调制方式SPWM电流内环Kp、Ki0.4、500电压外环Kp、Kr5、3000.35s并联三相负载50Ω1.2电网侧MMC换流站仿真及分析在电网侧，一个交流电压系统设定为15kV/50Hz，另外一个交流电压系统设定为20kV/50Hz，观察交—直输出信号（直流电压）的超调与反应时间，采用本文所述的三层控制策略进行SIMULINK仿真，结果如图1.21和1.22所示。图1.21交流电压为15KV的交流系统1的仿真图Fig.1.21SimulationdiagramofACsystem1withACvoltageof15kV图1.22交流电压为20KV的交流系统2的仿真图Fig.1.22SimulationdiagramofACsystem2withACvoltageof20kV通过图1.21和1.22可以看出，“交流系统1+GSMMC1”，“交流系统2+GSMMC2”通过定功率控制双闭环控制，均可以实现系统的稳定运行和功率的实时输送；直流侧电压、两个交流侧的有功功率和无功功率均可以以较短的时间达到稳态值，曲线波动小，超调量小。系统能够实现直流电压的快速稳定。1.3风机侧MMC换流站仿真及分析风机侧通常采用的控制方式是定交流电压单环控制。本文考虑到风电场侧故障的情况。风电场故障会造成其三相交流电压产生畸变，三相不平衡的交流电会造成MMC换流站故障，减少MMC换流站的寿命，影响MMC换流站的稳定工作。本文将风电侧MMC换流站传统采用的“定交流电压”单环控制改造为“外环交流电压—内环电流解耦”双闭环控制策略；同时对于“交流电压外环”，利用改进PR控制器，对其进行改造；总的改造思路是：利用改进PR控制可以无静差跟踪正弦信号的特点，对指令信号进行无静差跟踪，纠正畸变的三相交流电压，解决风机侧三相电压的不平衡问题。本文基于改进PR控制器的“外环交流电压—内环电流解耦”双闭环控制策略，其总的控制目标为：WFMMC换流站的对称性故障穿越。本文的风机侧MMC换流站及控制策略在SIMULINK平台进行仿真，结果如图1.23、1.24和1.25所示。图1.23风机侧常规定交流电压控制的仿真图Fig.1.23SimulationdiagramofACvoltagecontrolforfansideregulation图1.24风机侧改进控制后的交流电压、电流仿真图Fig.1.24SimulationofACvoltageandcurrentafterimprovedcontroloffanside图1.25放大后截取的两种不同控制的风机侧交流电压对比图Fig.1.25ComparisonofACvoltageatfansideoftwodifferentcontrolsafteramplification当风机侧MMC换流站采用常规的“定交流电压”单环控制时，其三相交流电压和三相交流电流的仿真波形如图1.23所示。从图1.23中可以看出，交流电压发生畸变，三相不对称，大量的谐波成分包含在三相电压波形中。当风机侧MMC换流站采用本文的基于改进PR控制器的“外环交流电压—内环电流解耦”双闭环控制策略时，其三相交流电压和三相交流电流的仿真波形如图1.24所示。从图1.24中可以看出，在仿真0.1s之后，三相交流电压基本保持不变，没有发生三相不平衡，实现了MMC换流站的对称性故障穿越。图1.25为放大后截取的两种不同控制策略的风机侧交流电压对比图；从图中可以看出，基于改进PR控制的电压外环控制，结合内环电流d/q解耦控制，很好解决了风机侧出现故障时，三相交流电压的不对称问题，实现了换流站WFMMC的对称性故障穿越。为了进一步研究“外环定交流电压—内环电流解耦”双闭环控制和PR控制的控制性能，对风机侧的a、b、c三相，在0.35s时刻同时并联一个50Ω的恒阻抗负荷，并在SIMULINK环境下进行仿真，结果如图1.26、1.27和1.28所示。图1.260.35s时刻，风机侧常规定交流电压控制的仿真图Fig.1.26SimulationdiagramofACvoltagecontrolforfansideregulationat0.35s图1.270.35s时刻，风机侧改进控制后的交流电压、电流仿真图Fig.1.27SimulationofACvoltageandcurrentafterimprovedcontroloffansideat0.35s图1.280.35s时刻，放大后截取的两种不同控制的风机侧交流电压对比图Fig.1.28ComparisonofACvoltageoftwodifferentcontrolsafteramplificationat0.35s对比图1.26、1.27和1.28可