
高压直流输电(HVDC)的仿真模型是研究换相失败和动态特性的核心工具。本人在课题
中搭建了三种典型模型,包括两种详细模型(基于晶闸管的详细电磁暂态模型、考虑控制
系统的机电暂态模型)和一种适用于系统级分析的平均值模型。下面结合代码和仿真结果
,聊聊这些模型的实现细节和换相失败的关键问题。
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### 一、详细模型 1:晶闸管级电磁暂态模型
这个模型的核心是 6 脉动换流桥的物理细节实现。关键模块包括:
```matlab
% 触发脉冲生成模块(简化代码逻辑)
function firing_angle = calc_firing_angle(alpha_ref, PLL_angle)
commutation_margin = 5; % 换相裕度角
firing_angle = alpha_ref + PLL_angle - commutation_margin;
% 限制触发角在 5~160 度范围内
firing_angle = min(max(firing_angle, 5), 160);
end
```
这个函数体现了触发角计算的三个要素:参考值 α_ref(来自控制系统)、锁相环提供的
同步角度、换相失败保护裕度。实际模型中需要精确计算换相电压过零点,下图展示了换
流阀电流的典型波形:
(注:此处应为实际仿真截图)
信号流向的关键路径:交流电压->锁相环->触发控制->晶闸管门极脉冲->换流桥电流->直
流电压反馈。需要特别注意`commutation_margin`参数的设置——过小会导致换相失败,
过大会降低传输效率。
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### 二、详细模型 2:机电暂态+控制系统模型
这个模型侧重控制系统动态,采用平均值法模拟换流器。核心是电流控制器设计:
```matlab
% 典型 PI 控制器参数(标幺值)
Kp = 0.8;
Ki = 20;
% 离散化实现
function Idc_control = update_current_ref(Idc_error)
persistent integral_term;
if isempty(integral_term)