直流变电站的内部结构如图2所示,它承担了直流侧的变压和供电功能,能提供直流负载接入和不同直流系统之间的相连。它包括了直流断路器、DC/DC换流器、DCChopper等主要设备,由于直流变电站的基本组成并没有一个成熟的方案,图2是一个示例的接线结构,其中的设备是直流电网的基础设备。
现有的直流负载一般使用标准的直流电压接入,通过自带的换流器和控制系统提供设备运行需要的电压。比较典型的直流负载包括了蓄电池和光伏电池板。
由此可见,直流电网的主要设备包括换流变压器、相控电抗器、滤波器、换流阀、钳位电容和直流断路器、DC/DC换流器、DCChopper、光伏电池类直流负载等重要设备。由于一些设备的模型在直流电网下与在传统的交流电网下变化不大,因此本文不再赘述。本文主要讨论电压源换流器(两电平换流器和模块化多电平换流器(MMC))、直流断路器、直流DC/DC换流器(包括DCChopper和直流换流器)、光伏电池建模和直流电网的控制保护系统的建模。
1.3直流电网的关键设备建模
1.3.1两电平换流器
两电平换流器最先应用于电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC),也是风力发电和太阳能发电中的主要设备。两电平换流器的建模是直流电网建模的基础。
根据直流电网对两电平换流器的分析需求,本文研究认为需要建立用于两电平换流器详细分析、直流系统分析和大系统分析3种不同层次的模型。
1)两电平换流器详细精确模型[4]。模型能充分体现出两电平换流器细微的开关特性,对于故障能做出及时的响应。模型准确,建模复杂,仿真速度慢。
