DescriptionA 100-Mvar STATCOM regul

Description
A 100-Mvar STATCOM regulates voltage on a three-bus 500-kV system. The 48-pulse STATCOM uses a Voltage-Sourced Converter (VSC) built of four 12-pulse three-level GTO inverters. Look inside the STATCOM block to see how the VSC inverter is built. The four sets of three-phase voltages obtained at the output of the four three-level inverters are applied to the secondary windings of four phase-shifting transformers (-15 deg., -7.5 deg., 7.5 deg., +7.5 deg. phase shifts). The fundamental components of voltages obtained on the 500 kV side of the transformers are added in phase by the serial connection of primary windings. Please refer to the "power_48pulsegtoconverter" example to get details on the operation of the VSC.

During steady-state operation the STATCOM control system keeps the fundamental component of the VSC voltage in phase with the system voltage. If the voltage generated by the VSC is higher (or lower) than the system voltage, the STATCOM generates (or absorbs) reactive power. The amount of reactive power depends on the VSC voltage magnitude and on the transformer leakage reactances. The fundamental component of VSC voltage is controlled by varying the DC bus voltage. In order to vary the DC voltage, and therefore the reactive power, the VSC voltage angle (alpha) which is normally kept close to zero is temporarily phase shifted. This VSC voltage lag or lead produces a temporary flow of active power which results in an increase or decrease of capacitor voltages.

One of the three voltage sources used in the 500 kV system equivalents can be varied in order to observe the STATCOM dynamic response to changes in system voltage. Open the "Programmable Voltage Source" menu and look at the sequence of voltage steps which are programmed.

Simulation
Dynamic response of the STATCOM

Run the simulation and observe waveforms on the STATCOM scope block. The STATCOM is in voltage control mode and its reference voltage is set to Vref=1.0 pu. The voltage droop of the regulator is 0.03 pu/100 VA.Therefore when the STATCOM operating point changes from fully capacitive (+100 Mvar) to fully inductive (-100 Mvar) the STATCOM voltage varies between 1-0.03=0.97 pu and 1+0.03=1.03 pu.

Initially the programmable voltage source is set at 1.0491 pu, resulting in a 1.0 pu voltage at SVC terminals when the STATCOM is out of service. As the reference voltage Vref is set to 1.0 pu, the STATCOM is initially floating (zero current). The DC voltage is 19.3 kV. At t=0.1s, voltage is suddenly decreased by 4.5 % (0.955 pu of nominal voltage). The SVC reacts by generating reactive power (Q=+70 Mvar) in order to keep voltage at 0.979 pu. The 95% settling time is approximately 47 ms. At this point the DC voltage has increasded to 20.4 kV. Then, at t=0.2 s the source voltage is increased to1.045 pu of its nominal value. The SVC reacts by changing its operating point from capacitive to inductive in order to keep voltage at 1.021 pu. At this point the STATCOM absorbs 72 Mvar and the DC voltage has been lowered to 18.2 kV. Observe on the first trace showing the STATCOM primary voltage and current that the current is changing from capacitive to inductive in approximately one cycle. Finally, at t=0.3 s the source voltage in set back to its nominal value and the STATCOM operating point comes back to zero Mvar.

If you look inside the "Signals and Scopes" subsystem you will have access to other control signals. Notice the transient changes on alpha angle when the DC voltage is increased or decreased in order to vary reactive power. The steady state value of alpha (0.5 degrees) is the phase shift required to maintain a small active power flow compensating transformer and converter losses.

How To Regenerate Initial Conditions
The initial states required to start this example in steady state have been saved in the "power_statcom_gto48p.mat" file. When you open this example, the InitFcn callback (in the Model Properties/Callbacks) automatically loads into your workspace the contents of this .mat file ("xInitial" variable).

If you modify this model, or change parameter values of power components, the initial conditions stored in the "xInitial" variable will no longer be valid and Simulink® will issue an error message. To regenerate the initial conditions for your modified model, follow the steps listed below:

In the Simulation/Configuration Parameters/Data Import/Export Parameters menu, uncheck the "Initial state" parameter and check the "Final states" parameter.
In the Programmable Voltage Source menu, disable the source voltage steps by setting the "Time variation of " parameter to "none".
Make sure that the Simulation Stop Time is 0.4 second. Note that in order to generate initial conditions coherent with the 60 Hz voltage source phase angles, the Stop Time must an integer number of 60 Hz cycles.
Start simulation. When simulation is completed, verify that steady state has been reached by looking at waveforms displayed on the scope. The final states which have been saved in the "xFinal" structure with time can be used as initial states for future simulations. Executing the next two commands copies these final conditions in "xInitial" and saves this variable in a new file (myModel_init.mat). * >> xInitial=xFinal; * >> save myModel_init xInitial
In the File/Model Properties/Callbacks/InitFcn window, change the name of the initialization file from "power_statcom_gto48p.mat" to "myModel_init.mat". Next time you open this model, the variable xInitial saved in the myModel_init.mat file will be loaded in your workspace.
In the Simulation/Configuration Parameters menu, check "Initial state".
Start simulation and verify that your model starts in steady-state.
In the Programmable Voltage Source menu, set the "Time variation of" parameter back to "Amplitude".
Save your Model.

Kết quả (Việt) 1:

Mô tảSTATCOM 100-Mvar quy định điện áp trên một hệ thống xe buýt ba 500 kV. 48-xung STATCOM sử dụng một Voltage-Sourced chuyển đổi (VSC) xây dựng của bốn 12-xung ba cấp GTO biến tần. Nhìn bên trong khối STATCOM để xem làm thế nào các biến tần VSC được xây dựng. Bốn bộ ba pha điện áp thu được tại đầu ra của bộ ba cấp bốn được áp dụng cho các cuộn dây trung học bốn giai đoạn chuyển đổi máy biến áp (-15 co,-7.5 co, 7,5 co, +7.5 co giai đoạn thay đổi). Các thành phần cơ bản của điện áp thu được trên 500 kV bên của các máy biến áp được thêm vào trong giai đoạn bởi kết nối nối tiếp của cuộn dây chính. Xin vui lòng tham khảo ví dụ "power_48pulsegtoconverter" để biết chi tiết về hoạt động của VSC.Trong trạng thái ổn định hoạt động hệ thống điều khiển STATCOM giữ các thành phần cơ bản của điện áp VSC trong giai đoạn với hệ thống điện áp. Nếu điện áp tạo ra bởi VSC là cao hơn (hoặc thấp hơn) hơn so với hiệu điện thế hệ thống, STATCOM tạo ra (hoặc hấp thụ) phản ứng điện. Phản ứng năng lượng phụ thuộc vào cường độ điện áp VSC và trên reactances rò rỉ biến áp. Các thành phần cơ bản của VSC điện áp được kiểm soát bằng cách thay đổi điện áp DC xe buýt. Để thay đổi điện áp DC, và do đó có lực đẩy phản ứng, góc độ điện áp VSC (alpha) mà thường được giữ gần bằng không tạm thời giai đoạn chuyển. VSC điện áp tụt hậu hoặc dẫn này tạo ra một dòng chảy tạm thời lượng hoạt động mà kết quả trong tăng hoặc giảm của tụ điện áp.Một trong ba cấp điện áp nguồn được sử dụng trong tương đương 500 hệ thống kV có thể khác nhau để quan sát các STATCOM năng động phản ứng với những thay đổi trong hệ thống điện áp. Mở trình đơn "Lập trình điện áp nguồn" và nhìn vào chuỗi các bước áp được lập trình.Mô phỏngCác phản ứng năng động của STATCOMChạy mô phỏng và quan sát waveforms trên STATCOM phạm vi khối. STATCOM là trong chế độ kiểm soát điện áp và điện áp tham chiếu của nó được thiết lập để Vref = 1.0 pu. Sụp xuống điện áp của các điều là 0.03 pu/100 VA. Do đó khi STATCOM hoạt động thay đổi điểm từ đầy đủ điện dung (+ 100 Mvar) để đầy đủ quy nạp (-100 Mvar) điện áp STATCOM khác nhau giữa 1-0,03 = 0.97 pu và 1 + 0,03 = 1.03 pu.Ban đầu, lập trình điện áp nguồn được thiết lập tại 1.0491 pu, dẫn đến một điện áp pu 1.0 tại SVC thiết bị đầu cuối khi STATCOM ra khỏi Dịch vụ. Như điện áp tham chiếu Vref được thiết lập để 1.0 pu, STATCOM ban đầu nổi (không dòng). Điện áp DC là 19.3 kV. Tại t = 0.1s, điện áp đột nhiên giảm 4,5% (0,955 pu điện áp trên danh nghĩa). SVC phản ứng bằng cách tạo ra phản ứng năng lượng (Q = + 70 Mvar) để giữ cho điện áp tại 0.979 pu. 95% giải quyết thời gian là khoảng 47 bà vào thời điểm này, điện áp DC có increasded để 20.4 kV. Sau đó, tại t = 0.2 s điện áp nguồn là tăng to1.045 pu của giá trị danh nghĩa của nó. SVC phản ứng bằng cách thay đổi điểm hoạt động của mình từ điện dung để quy nạp để giữ cho điện áp tại 1.021 pu. Tại thời điểm này STATCOM hấp thụ 72 Mvar và điện áp DC has been hạ xuống để 18.2 kV. Quan sát trên dấu vết đầu tiên Hiển thị STATCOM chính điện áp và dòng mà hiện nay đang thay đổi từ điện dung để quy nạp trong khoảng một chu kỳ. Cuối cùng, n = 0.3 s điện áp nguồn trong bộ quay lại giá trị danh nghĩa của nó và STATCOM hoạt động điểm trở lại với Mvar không.Nếu bạn nhìn vào bên trong các hệ thống phụ "Tín hiệu và phạm vi", bạn sẽ có quyền truy cập vào các tín hiệu điều khiển. Thông báo những thay đổi tạm thời trên góc alpha khi điện áp DC tăng hoặc giảm để phản ứng quyền lực khác nhau. Giá trị trạng thái ổn định của alpha (cách 0.5 độ) là sự chuyển đổi giai đoạn cần thiết để duy trì một dòng chảy nhỏ hoạt động điện cách đền bù thiệt hại máy biến áp và chuyển đổi.Làm thế nào để tái tạo điều kiện ban đầuCác tiểu bang đầu tiên cần thiết để bắt đầu ví dụ này trong trạng thái ổn định đã được lưu trong tập tin "power_statcom_gto48p.mat". Khi bạn mở ví dụ này, gọi lại InitFcn (trong các mô hình tài sản/Callbacks) tự động tải vào workspace của bạn nội dung của tập tin này .mat ("xInitial" biến).Nếu bạn thay đổi mô hình này, hoặc thay đổi giá trị tham số của linh kiện điện, các điều kiện ban đầu được lưu trữ trong biến "xInitial" sẽ không còn có hiệu lực và Simulink ® sẽ phát hành một thông báo lỗi. Để tái tạo các điều kiện ban đầu cho sửa đổi mô hình của bạn, hãy làm theo các bước được liệt kê dưới đây:Trong trình đơn tham số mô phỏng/cấu hình tham số/dữ liệu nhập khẩu, bỏ chọn các tham số "Ban đầu nhà nước" và kiểm tra các tham số "Các tiểu bang cuối cùng".Trong trình đơn chương trình điện áp nguồn, vô hiệu hóa các nguồn điện áp bước bằng cách đặt tham số "Thời Qian biến đổi của" để "không".Đảm bảo rằng thời gian ngừng mô phỏng là cách 0.4 thứ hai. Lưu ý rằng để tạo ra các điều kiện ban đầu chặt chẽ với góc độ giai đoạn nguồn điện áp của 60 Hz, thời gian dừng lại phải một số nguyên của chu kỳ 60 Hz.Start simulation. When simulation is completed, verify that steady state has been reached by looking at waveforms displayed on the scope. The final states which have been saved in the "xFinal" structure with time can be used as initial states for future simulations. Executing the next two commands copies these final conditions in "xInitial" and saves this variable in a new file (myModel_init.mat). * >> xInitial=xFinal; * >> save myModel_init xInitialIn the File/Model Properties/Callbacks/InitFcn window, change the name of the initialization file from "power_statcom_gto48p.mat" to "myModel_init.mat". Next time you open this model, the variable xInitial saved in the myModel_init.mat file will be loaded in your workspace.In the Simulation/Configuration Parameters menu, check "Initial state".Start simulation and verify that your model starts in steady-state.In the Programmable Voltage Source menu, set the "Time variation of" parameter back to "Amplitude".Save your Model.

Kết quả (Việt) 2:

Mô tả
A-100 MVAr STATCOM điều chỉnh điện áp trên một ba-bus hệ thống 500 kV. 48-xung STATCOM sử dụng một điện áp nguồn gốc hay-Converter (VSC) được xây dựng trong bốn 12-xung ba cấp biến tần GTO. Nhìn vào bên trong khối STATCOM để xem làm thế nào biến tần VSC được xây dựng. Bốn bộ điện áp ba pha thu được ở đầu ra của biến tần ba bốn cấp được áp dụng cho các cuộn dây thứ cấp bốn biến dịch pha (-15 °., -7.5 °., 7,5 °., 7,5 °. lệch pha). Các thành phần cơ bản của điện áp thu được trên mặt 500 kV của máy biến áp được bổ sung trong giai đoạn bởi các kết nối nối tiếp các cuộn dây sơ cấp. Vui lòng tham khảo "power_48pulsegtoconverter" dụ để có được thông tin chi tiết về các hoạt động của VSC. Trong thời gian hoạt động ổn định của hệ thống điều khiển STATCOM giữ các thành phần cơ bản của điện áp VSC cùng pha với điện áp hệ thống. Nếu điện áp được tạo ra bởi các VSC là cao hơn (hoặc thấp hơn) so với điện áp hệ thống, các STATCOM tạo ra (hoặc hấp thụ) công suất phản kháng. Lượng công suất phản kháng phụ thuộc vào độ lớn điện áp VSC và trên reactances rò rỉ biến áp. Các thành phần cơ bản của điện áp VSC được kiểm soát bằng cách thay đổi điện áp DC bus. Để thay đổi điện áp DC, và do đó công suất phản kháng, điện áp góc VSC (alpha) mà thường được lưu giữ gần bằng không là tạm thời giai đoạn chuyển. Lag hay điện áp dẫn VSC này tạo ra một dòng chảy tạm thời điện năng hoạt động mà kết quả trong việc tăng hoặc giảm điện áp tụ điện. Một trong ba nguồn điện áp sử dụng trong 500 kV tương đương hệ thống có thể được thay đổi để quan sát các STATCOM phản ứng năng động với những thay đổi trong hệ thống điện áp. Mở "Voltage Programmable Source" menu và xem xét trình tự các bước điện áp được lập trình. Mô phỏng động phản ứng của STATCOM Chạy mô phỏng và quan sát dạng sóng trên phạm vi khối STATCOM. Các STATCOM là trong chế độ điều khiển điện áp và điện áp tham chiếu của nó được đặt Vref = 1.0 pu. Droop điện áp của điều là 0.03 pu / 100 VA.Therefore khi STATCOM thay đổi điểm hoạt động từ hoàn toàn điện dung (+100 MVAr) để hoàn toàn cảm ứng (-100 MVAr) điện áp STATCOM nhau giữa 1-0,03 = 0,97 pu và 1+ 0.03 = 1.03 pu. Ban đầu các nguồn điện áp lập trình được thiết lập tại 1,0491 pu, kết quả là 1.0 pu điện áp tại các bến SVC khi STATCOM là ra khỏi dịch vụ. Khi điện áp tham chiếu Vref được đặt là 1.0 pu, các STATCOM là bước đầu nổi (không hiện). Điện áp DC là 19,3 kV. Tại t = 0.1s, điện áp đột ngột giảm 4,5% (0,955 pu của điện áp danh định). SVC phản ứng bằng cách tạo ra công suất phản kháng (Q = + 70 MVAr) để giữ cho điện áp tại 0,979 pu. Thời gian giải quyết 95% là khoảng 47 ms. Tại thời điểm này, các điện áp DC đã increasded đến 20,4 kV. Sau đó, tại t = 0.2 s điện áp nguồn tăng to1.045 pu giá trị danh nghĩa của nó. SVC phản ứng bằng cách thay đổi điểm hoạt động của mình từ điện dung để quy nạp để giữ cho điện áp tại 1,021 pu. Tại thời điểm này STATCOM hấp thụ 72 MVAr và điện áp DC đã được hạ xuống đến 18,2 kV. Quan sát trên các dấu vết đầu tiên cho thấy các điện áp chính STATCOM và hiện tại là hiện nay đang thay đổi từ điện dung để quy nạp trong khoảng một chu kỳ. Cuối cùng, ở t = 0.3 s điện áp nguồn trong thiết lập trở lại với giá trị danh nghĩa của nó và các điểm hoạt động STATCOM trở lại để không MVAr. Nếu bạn nhìn vào bên trong "Tín hiệu và Scopes" hệ thống con bạn sẽ có quyền truy cập vào các tín hiệu điều khiển khác. Chú ý sự thay đổi thoáng qua trên góc alpha khi điện áp DC được tăng hoặc giảm theo thứ tự để thay đổi công suất phản kháng. Các giá trị trạng thái ổn định của alpha (0,5 độ) là giai đoạn chuyển đổi cần thiết để duy trì một dòng điện nhỏ hoạt động bồi thường biến và chuyển đổi thiệt hại. Làm thế nào để Tái Điều kiện ban đầu các quốc gia ban đầu cần thiết để bắt đầu ví dụ này trong trạng thái ổn định đã được lưu trong " power_statcom_gto48p.mat "file. Khi bạn mở ví dụ này, gọi lại InitFcn (trong Model Properties / Callback) tự động tải vào không gian làm việc của bạn nội dung của tập tin này .mat ("xInitial" biến). Nếu bạn thay đổi mô hình này, hoặc thay đổi các giá trị tham số của các thành phần điện, các điều kiện ban đầu được lưu trữ trong "xInitial" biến sẽ không còn giá trị và Simulink® sẽ phát hành một thông báo lỗi. Để tái tạo các điều kiện ban đầu cho mô hình sửa đổi của bạn, hãy làm theo các bước dưới đây: Trong mô phỏng / tham số cấu hình / dữ liệu thông số Import / Export menu, bỏ chọn các tham số "nhà nước ban đầu" và kiểm tra các "tiểu bang cuối cùng" tham số. Trong điện áp lập trình đơn nguồn, vô hiệu hóa các bước điện áp nguồn bằng cách thiết lập các "Thời gian biến thể của" tham số để "none". Hãy chắc chắn rằng các mô phỏng Stop Time là 0,4 giây. Lưu ý rằng để tạo điều kiện ban đầu mạch lạc với 60 Hz góc pha điện áp nguồn, Stop Time phải một số nguyên của chu kỳ 60 Hz. Bắt đầu mô phỏng. Khi mô phỏng được hoàn tất, xác minh rằng trạng thái ổn định đã đạt được bằng cách nhìn vào dạng sóng hiển thị trên phạm vi. Các tiểu bang cuối cùng đã được lưu trong "xFinal" cấu trúc với thời gian có thể được sử dụng như là trạng thái đầu cho mô phỏng tương lai. Thực hiện hai lệnh tiếp theo bản sao những điều kiện cuối cùng trong "xInitial" và tiết kiệm biến này trong một tập tin mới (myModel_init.mat). * >> XInitial = xFinal; * >> Lưu myModel_init xInitial Trong File / Model cửa sổ Properties / Callback / InitFcn, thay đổi tên của tập tin khởi tạo từ "power_statcom_gto48p.mat" để "myModel_init.mat". Tiếp theo thời gian bạn mở mô hình này, các xInitial biến lưu trong tập tin myModel_init.mat sẽ được nạp trong không gian làm việc của bạn. Trong mô phỏng / tham số cấu hình trình đơn, kiểm tra "nhà nước ban đầu". Bắt đầu mô phỏng và xác minh rằng mô hình của bạn bắt đầu trong trạng thái ổn định . Trong menu Programmable Voltage Source, đặt "Thời gian biến thể của" tham số trở lại "Biên độ". Lưu Model của bạn.