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透传波形丢失电平不恒定,周期性迁移,同时无功功率震荡的周期和透传波丢失电平的变化周期相相符。
由于PCP和VBC异步运行,未同步化处理,步长的误差持续累积,经过一定数量周期,PCP和VBC的误差时间累积达到1个PCP的步长后,VBC丢掉的数据发生改变,迁移到下一个周期。调制波发生突变,导致系统电气量发生突变。
对发现的异步运行造成的调制波突变现象进行离线仿真分析,2个控制系统的运算周期存在微小的差异,差异随着运行时间被累积,当时间差异累积到1个PCP步长时,VBC将接收到同一个调制波电平2次,PCP新1个周期的调制波电平被VBC延迟1个周期接收。这个过程可以等效为调制波电平的1个突变,如图所示。
调制波相位变化的过程
对于50Hz的交流系统,100μs的周期延迟相当于调制波发生了1个1.8°的相位突变,这将导致直流系统受控的有功功率和无功功率发生变化。
在EMTDC中搭建两端交流系统,设置双端交流系统之间的线路阻抗特性为不同的组合关系。下显示了在4种不同系统阻抗特性下,调制波的相位偏移对系统功率的影响情况。
不同阻抗特性下相位偏移对系统功率的影响
解决措施
基于以上分析,无功功率突变的根本原因是PCP和VBC运算步长不同步,导致VBC收到的调制波存在相位突变,因此,解决问题的关键在于消除调制波的相位突变。
目前每500μs内,PCP经历5个运算步长,VBC经历4个运算步长,因此可以每隔500μs,VBC的运算周期由PCP最新周期触发,即PCP和VBC每5个周期做一次同步。晶振只在500μs内存在,不会长时间累积超过1个运算步长,从而也消除了调制波相位突变的现象。更新VBC的同步程序后,解锁换流阀,无功功率突变的现象消失
研究结论
柔性直流输电技术的直流控制系统和阀控需要制订相应的同步策略,避免直流控制系统和阀控的运算步长之间的晶振现象产生累积,进而导致调制波产生突变,引起功率突变;在在PCP和VBC步长不等的系统中,可以采用多周期同步策略来抑制由于晶振现象产生的系统功率突变现象。
延伸阅读:柔性直流输电系统控制研究综述
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