1. analisi dinamica di un sistema di trasmissione in corrente continua

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R l +sL l R l +sL l 2 2 sL s R i V cosα or R r sL s sC l V dr I dr 1 I di V di V oi cosα i Figura 1.2 Circuito elettrico equivalente di un collegamento HVDC con inverter funzionante ad α costante R l +sL l R l +sL l 2 2 sL s -R i V cosα or R r sL s sC l V dr I dr 1 I di V di V cosγ oi Figura 1.3 Circuito elettrico equivalente di un collegamento HVDC con inverter funzionante a γ costante La caratteristica esterna lato DC di un convertitore a commutazione forzata funzionante con un definito angolo di accensione α è riportata in Figura 1.4 per differenti valori di α. È noto che, al variare della corrente lato continua I d , l’angolo di commutazione u, definito ancora in Figura 1.4, aumenta, facendo diminuire il valor medio della tensione lato continua. Il legame tra l’abbassamento di tensione e la corrente è lineare ed è schematizzabile, ai soli fini del calcolo della variazione di tensione e non per valutazioni energetiche, con una resistenza equivalente avente il valore sopra citato. Al variare dell’angolo di accensione α, le caratteristiche traslano rimanendo parallele tra loro. V d -V i V cosα o 1 α Funzionam. da raddrizzatore V cosα o 2 α crescenti V cosα o 3 I d α Funzionam. da invertitore u γ β β=π−α γ=π−(α+u) V o cosα 4 -V o cosγ 2 -V o cosγ 1 γ crescenti Figura 1.4 Caratteristiche esterne del convertitore a commutazione naturale Il funzionamento a γ costante è il risultato dell’azione del preposto controllore il quale, variando l’angolo α i di accensione delle valvole dell’inverter assicura il mantenimento dell’angolo minimo per lo spengimento delle valvole stesse. Dato infatti che, all’aumentare della corrente, l’angolo u aumenta, per garantire il mantenimento dell’angolo γ minimo è necessario ridurre l’angolo di accensione α. Il superamento del limite di γ non garantirebbe lo spengimento della valvola e pertanto non assicurerebbe la corretta commutazione. L’anello di controllo relativo ha pertanto una azione
estremamente più rapida degli altri sistemi di controllo. A seconda della sua implementazione, la risposta si esaurisce nell’ambito del singolo sotto periodo tra una commutazione e la successiva. Ai fini della caratteristica esterna, il funzionamento a γ costante corrisponde ad un aumento della tensione V d lato continua all’aumentare della corrente (ovvero ad una riduzione della tensione V i =-V d assunta solitamente come riferimento per il convertitore in funzionamento da inverter), e corrisponde ad una caratteristica con pendenza opposta a quella del funzionamento ad α costante. Il legame tra la variazione di tensione e la corrente è pertanto schematizzabile con una resistenza negativa. 1.2. Anelli di regolazione La caratteristica statica di ciascun convertitore (che può funzionare sia da raddrizzatore che da inverter) è schematizzabile con tre possibili condizioni di funzionamento identificate nella Figura 1.5 con le rispettive caratteristiche statiche: • funzionamento ad α costante e pari al valore minimo α min , • funzionamento a γ costante e pari al valore minimo γ min , • funzionamento a corrente costante I d , agendo sull’angolo α. V d V o cosα min -V i α min costante Ι costante d I d γ min costante -V o cosγ min Figura 1.5 Caratteristice del convertitore con controllo di corrente e limiti di α e γ Sono inoltre solitamente presenti altre condizioni di funzionamento corrispondenti a funzionamento a tensione costante, ad angolo di accensione a massimo, in controllo di corrente con limite dipendente dalla tensione sul collegamento (VDCOL Voltage Dependent Current Order Limiter) ecc. Il punto di lavoro usuale dell’insieme del raddrizzatore e dell’inverter presenti su un collegamento (avendo compreso nelle resistenze equivalenti dei convertitori anche la resistenza della linea in corrente continua) è individuato nella Figura 1.6, in cui sono riportate le caratteristiche dei due convertitori che differiscono tra loro per il diverso riferimento del controllo di corrente e per le diverse reattanze di commutazione viste dai due convertitori. In condizioni normali (tensioni nominali sulle reti AC e variatori sotto carico dei trasformatori appostati opportunamente) il raddrizzatore funziona in controllo di corrente e l’inverter in controllo di γ (cfr. Figura 1.3).
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