Table des matières
3. Conclusion de la simulation
1. Base théorique
La technologie de transmission à courant continu haute tension (HVDC) a fait de grands progrès au cours des dernières décennies. La technologie de transmission à courant continu présente les caractéristiques d'une large gamme technique, d'un contenu technique élevé et d'une grande exhaustivité. Elle favorise non seulement le développement de la technologie électronique de puissance, mais également le développement des appareils électroniques de puissance et de la technologie informatique, l'émergence de nouveaux matériaux, de nouveaux énergie et Le développement et l'utilisation des énergies renouvelables joueront certainement un rôle plus important dans le développement de l'industrie de l'énergie électrique.
La structure globale du système HVDC est illustrée dans la figure ci-dessous, et ses éléments de base seront décrits ci-dessous.
(1) Onduleur
Ils effectuent des conversions AC-DC et DC-AC et se composent de ponts de vannes et de transformateurs avec changeurs de prises. Le pont de vannes contient des vannes haute pression dans des configurations à 6 ou 12 impulsions. Le transformateur du convertisseur fournit une source de tension triphasée non mise à la terre de niveau approprié au pont de vannes. Étant donné que le côté vanne du transformateur n'est pas mis à la terre, le système CC peut établir son propre point de référence à la terre.Généralement, la borne positive ou négative de la vanne du convertisseur est mise à la terre.
(2) Réacteur de lissage
La réactance de lissage fait référence à la réactance connectée en série avec le convertisseur dans le circuit CC. Il existe de nombreuses façons de configurer et de connecter des réacteurs de lissage. Les principales fonctions du réacteur de lissage incluent : 1) Étant donné que le nombre d'impulsions du circuit redresseur est toujours prioritaire, il doit y avoir des composants pulsés dans la forme d'onde de la tension continue de sortie après le redressement, et les composants harmoniques de la tension continue doivent être stabilisés. par le réacteur de lissage , réduisant ainsi les interférences avec les canaux haute fréquence adjacents et améliorant l'environnement électromagnétique. 2) Lorsque le courant continu est très faible, il peut garantir que le courant est ininterrompu et empêcher l'apparition d'une surtension causée par l'interruption du courant continu lorsque le courant continu est faible. 3) Lorsque la ligne CC est court-circuitée ou que l'échec de commutation se produit dans l'onduleur, le taux d'augmentation du courant de défaut est supprimé, l'amplitude du courant de défaut est réduite et la probabilité d'une panne unipolaire causée par une commutation continue l'échec est réduit. 4) Supprimez la capacité de ligne et le courant de décharge de l'équipement capacitif à l'extrémité CC de la station de conversion à travers la vanne de conversion, empêchez la pente raide générée par la ligne CC ou la station de commutation CC d'avoir un impact sur le hall des vannes et protégez la vanne du convertisseur contre les contraintes de surtension. 5) Ajustez la fréquence de résonance en série du circuit côté CC pour éviter les fréquences fondamentales et de deuxième harmonique.
(3) Filtre harmonique
Le convertisseur génère des tensions harmoniques et des courants harmoniques des côtés AC et DC. Ces harmoniques peuvent provoquer une surchauffe des condensateurs et des moteurs à proximité et interférer avec les systèmes de communication de télécontrôle. Par conséquent, des dispositifs de filtrage sont installés à la fois du côté AC et du côté DC.
(4) Compensation de puissance réactive
La puissance réactive doit être absorbée à l'intérieur du convertisseur CC. En régime permanent, la puissance réactive consommée est d'environ 50% de la puissance transmise. Dans les situations transitoires, la consommation de puissance réactive est encore plus importante. Par conséquent, la puissance réactive doit être fournie à proximité du convertisseur. Pour les systèmes CA puissants, la forme de compensation par condensateur shunt est généralement utilisée. Selon les exigences de la ligne de liaison CC et du système CA, un condensateur synchrone ou un compensateur statique var (SVC) peut être utilisé pour une partie de l'alimentation réactive. Les condensateurs utilisés comme filtres AC peuvent également fournir une certaine puissance réactive.
(5) Électrodes
À l'heure actuelle, la plupart des conceptions de lignes de liaison CC utilisent la terre comme conducteur neutre, et le conducteur connecté à la terre doit avoir une grande surface afin de minimiser la densité de courant et le gradient de tension de surface.Ce conducteur est appelé une électrode. Par conséquent, s'il est nécessaire de limiter le courant traversant la terre, le conducteur du retour métallique peut être utilisé comme partie de la ligne CC.
(6) Ligne de transmission CC
Il peut s'agir de lignes aériennes ou de câbles. Les lignes CC sont très similaires aux lignes CA, à l'exception du nombre de conducteurs et des exigences d'espacement.
(7) Disjoncteur CA
Un disjoncteur est installé côté AC afin de dépanner le transformateur et de couper la liaison DC. Ils ne sont pas destinés au dépannage des défauts CC, qui peuvent être éliminés plus rapidement par le contrôle de l'onduleur.
La structure de base du système VSC-HVDC est présentée ci-dessous, et ses éléments de base seront présentés ci-dessous.
L'équipement principal du système VSC-HVDC comprend un pont convertisseur à 6 impulsions, un condensateur CC, un filtre côté CA et des installations de contrôle et de protection pour le convertisseur. La valve du convertisseur se compose d'éléments IGBT connectés en série et chaque élément a une diode anti-parallèle. Afin de permettre aux éléments en série d'obtenir une distribution de tension dynamique uniforme lorsqu'ils sont allumés et éteints, une installation de déclenchement spéciale est équipée et chaque élément est connecté en parallèle avec un circuit d'égalisation de tension. Le système de commande à faible potentiel génère des signaux de commande, qui sont transmis à l'IBGT à haut potentiel par conversion photoélectrique à l'aide de fibres optiques pour compléter la commande de la vanne du convertisseur. Les vannes de dérivation sont refroidies avec de l'eau déminéralisée. Les condensateurs CC fournissent un chemin à faible inductance vers le circuit d'arrêt tout en stockant de l'énergie pour le contrôle du flux de puissance et en réduisant les harmoniques du côté CC. La tension aux deux extrémités de l'inductance du convertisseur détermine la puissance convertie par le convertisseur, et la puissance active et réactive peut être contrôlée en modifiant l'amplitude de phase de la tension de sortie du côté CA du pont du convertisseur. La station de conversion peut également économiser le transformateur de convertisseur et le filtre CC, et n'a besoin d'installer qu'un filtre passe-haut de petite capacité du côté CA pour répondre aux exigences de filtrage.
Mode de contrôle de base du convertisseur dans le système VSC-HVDC
(1) Mode de contrôle de tension CC fixe, utilisé pour contrôler la tension du bus CC et la puissance réactive fournie au côté CA ;
(2) Mode de contrôle de l'alimentation CC constante (courant), utilisé pour contrôler l'alimentation CC (courant) et transmettre la puissance réactive au côté CA ;
(3) Mode de contrôle de tension AC fixe, contrôlant uniquement la tension du bus côté AC, adapté à l'alimentation des réseaux passifs ;
(4) Mode de contrôle de fréquence variable, utilisé pour contrôler la fréquence côté AC, adapté à la connexion avec des centrales éoliennes ou un démarrage noir.
Habituellement, pour un système VSC-HVDC à deux bornes, une extrémité doit adopter une méthode de contrôle de tension continue constante.
2. Programme de base
3. Conclusion de la simulation
En régime permanent, c'est-à-dire sans aucune perturbation, la tension et le courant du côté AC du convertisseur de source de tension doivent être une courbe sinusoïdale standard, tandis que la tension du côté DC doit être similaire à une ligne droite. Chaque diagramme de forme d'onde est le suivant.
Figure 2 Tension côté CC
Figure 3 Tension et courant CA du VSC2
A t = 1,5 secondes, le système CA 1 subit un changement de pas de -0,1 pu. Après t = 2,1 secondes, un défaut à la terre triphasé s'est produit à la station de conversion 2. Les changements de puissance et de tension du côté CC de la station de conversion 2 et les changements de puissance active et réactive de la station de conversion 1 sont illustrés dans la figure ci-dessous.
Figure 4 Changements de puissance active et réactive
Figure 5 Modifications de la tension côté CC et de la transmission de puissance active de la ligne CC
Le graphique montre que lorsqu'un échelon se produit à t = 1,5 seconde, la puissance active et la puissance réactive de la station de conversion 1 diminuent respectivement d'environ 0,09 pu et 0,2 pu, mais reviennent à un état stable en moins de 0,3 seconde. Lorsqu'un défaut à la terre triphasé se produit dans la station de conversion 2 à t = 2,1 secondes, l'alimentation CC est directement interrompue et la tension CC augmente également à 1,2 pu, et enfin le système revient à la normale en 0,5 seconde.