آنالیز و ارزیابی سیستم تحریک VSC برای افزایش پایداری سیستم قدرت
چکیده
سیستم تحریک مبدل منبع ولتاژ (VSC)، یک سیستم جدید تحریک مبتنی بر مبدل منبع ولتاژ مدولاسیون پهنای پالس (VSC) است که به عنوان گزینه‌های تکمیلی برای سیستم‌های معمول تحریک تریستور پیشنهاد می‌شود. هدف از این مقاله، تائید نظری افزایش پایداری سیستم قدرت توسط سیستم تحریک VSC است. جریان رآکتیو تزریقی به ترمینال‌های ژنراتور توسط سیستم تحریک VSC می‌تواند به‌طور انعطاف‌پذیری کنترل شود. در این مقاله قابلیت‌های افزایش پایداری سیستم برق مورد بررسی قرار می‌گیرند. یک مدل ساده از سیستم تحریک VSC مناسب برای استفاده در مطالعات پایداری سیستم ایجاد می‌شود. یک مدل گسترده Philips–Heffron از یک سیستم تک ماشینه با باس بی‌نهایت (SMIB) برای آنالیز میزان گشتاور میرایی جریان رآکتیو تزریق شده به سیستم قدرت ایجاد گردیده و بکار برده می‌شود. این مقاله همچنین توضیح مختصری در این رابطه ارائه می‌نماید که چرا سیستم تحریک VSC می‌تواند پایداری گذرا را در پرتو معیار مساحت برابر افزایش دهد. نتایج محاسبات و شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که جریان رآکتیو تزریق شده از سیستم تحریک VSC تا حد زیادی به میرایی سیستم مربوط می‌شود و دارای تأثیر زیادی بر پایداری گذرا می‌باشد. سیستم تحریک VSC در مقایسه با سیستم‌های تحریک تریستور نه تنها می‌تواند عملکرد سیگنال کوچک سیستم قدرت را بهبود ببخشد، بلکه می‌تواند محدوده پایداری موقت سیستم را نیز اصلاح نماید.
1. مقدمه
سیستم تحریک ژنراتور که جریان مستقیم را برای سیم‌پیچ میدان دستگاه سنکرون فراهم می‌آورد، مهم‌ترین و مؤثرترین وسیله برای حفظ پایداری سیستم قدرت است. از 1960s، سیستم‌های تحریک استاتیک مبتنی بر مبدل‌های تریستور ( سیستم‌های تحریک تریستور) به دلیل قابلیت ایجاد واکنش هم‌زمان و ولتاژهای سقف بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سیستم ذاتاً دارای ثابت زمانی اندکی است و به آسانی قابل نگهداری می‌باشد (1). به هر حال، سیستم‌های مدرن قدرت به یکدیگر اتصال دارند تا بتوانند برق را بگیرند و ارائه دهند و نسبت به دهه‌های پیش پیچیده‌تر شده‌اند. وجود ناپایداری در سیستم به طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا کرده است و سیستم‌های تحریک تریستور با PSS معمولی، دیگر برای فرونشانی طیف وسیع نوسانات برق (0.1- 3.0 Hz) کافی نیست. از طرف دیگر، به نظر می‌رسد که انتقال برق با بار زیاد در فاصله دور حساسیت بیشتری نسبت به میرایی ضعیف داشته باشد (2). مطالعات نشان می‌دهند که سیستم تحریک تریستور نمی‌تواند میرایی کافی را حتی در زمان مجهز بودن به PSS فراهم آورد.
Abstract
The voltage source converter (VSC) excitation system is a novel excitation system based on pulse-width modulation (PWM) voltage source converter, which is proposed as improved alternatives to the conventional thyristor excitation systems. This paper aims to provide theoretical confirmation of power system stability enhancement by the VSC excitation system. The reactive current injected to generator terminals by the VSC excitation system can be controlled flexibly. Its capability of enhancing power system stability is investigated in this paper. The simplified model of VSC excitation system suitable for use in system stability studies is developed. An extended Philips–Heffron model of a single-machine infinite bus (SMIB) system with VSC excitation system is established and applied to analyze the damping torque contribution of the injected reactive current to the power system. This paper also gives a brief explanation on why the VSC excitation system can enhance the transient stability in light of equal area criterion. The results of calculations and simulations show that the injected reactive current of VSC excitation system contributes to system damping significantly and has a great effect on the transient stability. When compared with conventional thyristor excitation systems, the VSC excitation system can not only improve the small-signal performance of the power system, but also can improve the system transient stability limit.
1. Introduction
The generator excitation system, which provides direct current to the synchronous machine field winding, is the most important and effective means to maintain the stability of power systems. Since the 1960s, the static excitation systems based thyristor converters (thyristor excitation systems) have been extensively used, for its ability of producing almost instantaneous response and high ceiling voltages. This system has a very small inherent time constant and is easily maintainable [1]. However, the modern power systems are interconnected each other to give and take the electric power and have become much more complicated than decades ago. The presence of system instability is becoming more prominent and thyristor excitation systems with conventional PSS are not sufficient to suppress the wide range (0.1–3.0 Hz) power oscillations any more. On the other hand, the long distance power transfer with heavy load seems to be more susceptive to poor damping [2]. Studies show that the thyristor excitation system cannot provide enough damping even if PSS is equipped.
چکیده
1. مقدمه
2. مدل سیستم قدرت
2.1. یک مدل ساده از سیستم تحریک VSC
2.2. مدل سیستم
3. بهبود پایداری سیگنال کوچک
3.1. مدل گسترده Philips–Heffron
3.2. ارائه گشتاور میرایی توسط RPI
3.3. تأثیر پارامترهای کنترل RPI
4. بهبود پایداری گذرا
5. نتیجه‌گیری
Abstract
Nomenclature
1. Introduction
2. Power system model
2.1. Simplified model of VSC excitation system
2.2. System model
3. Small-signal stability improvement
3.1. Extended Philips–Heffron Model
3.2. Damping torque contribution by the RPI
3.3. Influence of the RPI control parameters
3.4. Small-signal stability improvement
4. Transient stability improvement
5. Conclusion
Acknowledgment
Appendix A. The parameters of the extended Philips–Heffron model of the SMIB system with VSC excitation system
Appendix B. Linear optimal excitation controller (LOEC) design
Appendix C. Parameters of the example power system
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه