PDF《模块化多电平换流器稳态功率运行范围的确定方法》

1 ) 和式(

2 ) 求得相应的内部电动势线电压有效值 的最小值Em i n: Em i n =

3 Ud c

2 2 km i n (

1 8 ) 在式(

5 ) 至式( 7) 确定的基准值系统下, 可得到 相应的标幺值E? m i n. 2.

2 相角α 的范围 根据图1可以得到 MMC 各电气量的相量图, 如图4所示, 当采用式(

5 ) 至式(

7 ) 的基准值系统, 且U? v =1. 0时, 为保证换流变阀侧绕组电流在额定值 以内( 即I? v =1. 0( 标幺值) ) , 内部电动势的相角α 应满足: -a r c s i nX? e q = αm i n ≤α ≤αm a x =a r c s i nX? e q (

1 9 ) 图4 相角α 的运行范围 F i g .

4 O p e r a t i o nr a n g eo fp h a s ea n g l eα

3 3

1 屠卿瑞, 等 模块化多电平换流器稳态功率运行范围的确定方法 根据图4可以看出, E 的最大值和最小值还同 时受到变压器最大允许电流和等效电抗的影响, 为 保证换流变不过载, E 应在图4的圆范围内, 即U? v -I? v X? e q ≤E? ≤U? v +I? v X? e q (

2 0 ) 综上所述, E 的幅值应受到式(

1 5) 、 式(

1 8) 和式(

2 0 ) 的共同约束.

3 P ? Q 图与电气相量图的映射关系 在确定了 E ? 的可行范围后, 应对预先设计的MMC的稳态运行范围内的各点进行校验, 以保证 在各运行点下, 内部电动势仍在可行的范围内.首 先建立稳态运行范围( P ? Q 图) 与内部电动势相量 E ? 的关系.当以标幺值表示时, MMC 稳态功率运 行范围与其电气量的关系如图5和图6所示.图6 中的 A ′ 为等效变换后的额定运行点. 图5 P ? Q 图上的稳态运行范围 F i g .

5 S t e a d y s t a t eo p e r a t i o nr a n g eo fMMC i nP ? Q d i a g r a m 图6 电气相量图上对应的稳态运行范围 F i g .

6 S t e a d ys t a t eo p e r a t i o nr a n g eo fMMCi n p h a s o rd i a g r a m 假设其中的大六边形 A B C D E F 为预先设计的 P? v 和Q? v 稳态运行范围.图6所示的小六边形A′B′C′D′E′F′为大六边形在电气相量图内的映射, 其功率表示为P? ? v 和Q? ? v .2个六边形分别内接于 P ? Q 图的大圆和电气相量图的小圆中, 其中大圆的 半径为R, 小圆的半径为r.根据功率关系, 有R= U? vI? v .根据 相量关系, 有r=I? v X? e q.角度φ为PCC的功率因数角.实际 可行的运行范围如图7所示. 图7 实际可行的运行范围 F i g .

7 F e a s i b l eo p e r a t i o nr a n g eo fMMC 下面以额定运行点 A 为例, 在图5中, 当U? v = 1. 0时, 稳态运行点 A 与电流相量I ? ? v 的终点重合. 由于大圆的横坐标为P? v 、 纵坐标为Q? v , 半径为R, 所以对于 A 点, 有P? v =R c o s φ=U? vI? vc o s φ= I? v X? e q c o s φ U? v X? e q = r c o s φ U? v X? e q = P? ? v U? v X? e q (

2 1 ) Q? v =R s i nφ=U? vI? vs i nφ= I? v X? e q s i nφ U? v X? e q = r s i nφ U? v X? e q = Q? ? v U? v X? e q (

2 2 ) 其中, P? ? v 和Q? ? v 的坐标轴为 P? v 和Q? v 坐标 轴逆时针旋转9

0 ° , 且小功率圆中功率因数角φ 的 正方向为顺时针方向, 以P? ? v 轴为0 ° ( 参见图6 ) . 采用上述变换后, 可以直观地从预先设计的大 功率圆内的稳态运行点( A B C D E F 内) 找出电气向 量图( 小圆) 内对应的运行点( A ′ B ′ C ′ D ′ E ′ F ′内) , 然 后在小圆内方便地确定出该运行点的电压电流相量 关系, 以直接判断各电气量是否越限. 稳态运行范围具体的校验过程如下.

1 ) 校验内部电动势幅值E 结合图

5、 图6和余弦定理可知, 在给定的任意 稳态运行点( P? v , Q? v ) , 其在电气向量图上对应的内 部电动势幅值的平方为: E?2 =U?2 v + ( P? ?2 v +Q? ?2 v ) -2 U? v ? P? ?2 v +Q? ?2 v c o s(π