SSSC非线性控制的直接反馈线性化方法

考虑了静止同步串联补偿器(SSSC)的逆变器输出交流侧电压幅值和相位的动态调节过程及其直流侧电容电压的动态变化过程,建立了SSSC的三阶动态模型,并用直接反馈线性化方法设计了 SSSC与发电机励磁的协调非线性控制器,由于采用了动态反馈补偿 ,因而所设计的控制器对系统运行方式的变化具有很强的鲁棒性。该文还利用MATLAB的动态仿真环境Simulink及其 S_Function编程技术建立了相应控制系统的仿真模型,并基于该模型对系统的暂态行为以及输电线路有功功率的调节过程进行了仿真。仿真结果表明,所设计的控制器能有效地对线路有功功率进行控制,并能显著地改善电力系统的暂态稳定性。

SSSC建模、控制策略及性能

讨论了静止同步串联补偿器(SSSC)的电抗模拟特性,在两相同步旋转dq坐标系下建立了控制系统动态模型。分析了直流母线电压的暂态过程,控制系统采用了双闭环解耦控制。由于没有外部能量供应,SSSC从线路上吸取有功功率,通过串联变换器对直流母线电容进行自充电,SVPWM技术的应用提高了直流母线电压的利用率,改善了输出电压的质量,保证系统正常运行。仿真和实验结果表明,在SSSC中采用这种控制策略可以有效地调节线路阻抗,控制系统潮流,提高系统的稳定性。

H桥级联式SSSC直流侧电容值选择及自励启动充能策略

为了保证H桥级联式静止同步串联补偿器(SSSC)的安全、稳定运行,减少其对电网的谐波注入,依据SSSC直流侧及交流侧的数学关系,提出了一种计及SSSC的输出谐波和直流侧电压波动的直流侧电容值的选择方法。根据SSSC与电网的串联结构关系,考虑到充能过程对电网的干扰最小,提出了结合电子旁路轮换的二极管整流、等效Boost电路及全有功脉宽调制(PWM)整流3种直流侧电容自励启动充能方案,其中全有功PWM整流方案综合性能最优。最后,通过EMTDC/PSCAD仿真及实验验证了文中结论的正确性。

基于PSS和SSSC的风火打捆输电系统暂态稳定性研究

随着大规模风电基地的逐渐形成,风电需要与火电打捆后经过远距离输送到负荷中心。风火打捆高压远距离接入电网系统中,必然会改变系统的阻尼特性。电力系统稳定器(PSS)和静止同步串联补偿器(SSSC)附加阻尼控制可以提高电网系统的阻尼特性。为了研究风火打捆高压输电系统的暂态稳定性,以及PSS和SSSC附加广域阻尼控制对风火打捆输电系统阻尼特性的增强作用,分别建立了风火打捆输电系统模型,PSS模型、SSSC广域阻尼控制器模型。通过时域仿真分析,表明风火打捆输电系统的阻尼特性较弱;通过在系统中装设PSS和SSSC广域阻尼控制器,能有效抑制由于输电区域的扰动而导致的低频振荡,系统阻尼大大增加。

一种优化系统动态性能的新型SSSC控制策略

静止同步串联补偿器(SSSC)具有快速潮流控制的能力,选择好的控制策略能够充分发挥SSSC的作用。本文计及逆变器的损耗及直流侧电容电压的动态调节过程,在两相同步旋转dq坐标系下建立了SSSC的数学模型。在分析此模型的基础上提出了基于部分状态反馈的dq轴解耦策略,同时还提出了直流侧电容电压和线路有功功率的控制方法。在Matlab/Simulink动态仿真环境中搭建了SSSC的数学模型及控制系统的仿真模型,并基于该模型对直流侧电容电压调节过程、线路传输有功功率的调节过程和SSSC的暂态过程进行了仿真,仿真结果表明该控制策略的有效性和适用性。

基于模糊自整定PI控制的SSSC潮流控制器研究

在介绍静止同步串联补偿器(SSSC)的模型及控制结构的基础上,提出了一种模糊自整定PI控制的SSSC潮流控制器,设计了控制器的结构,建立了模糊控制规则表,进行了数字仿真。该控制器在动态过程中,利用模糊逻辑对SSSC的有功控制器和无功控制器的PI调节参数进行在线调整,提高了控制器的自适应能力和鲁棒性。仿真结果表明,该控制器具有比常规PI控制器更快的潮流调节速度。

级联结构SSSC的RTDS小步长建模

针对RTDS小步长模型应用的难点。建立了SSSC的小步长(<2μs)仿真模型,其SSSC采用H桥级联加单相耦合变压器的主电路接线方式,调制方法为可在线计算逆变器触发角的阶梯波调制,控制策略为恒阻抗控制。针对RTDS建模的特点,探讨了建立电压源逆变器小步长仿真模型的几点注意问题,给出了建立H桥级联式SSSC的RTDS模型的具体实现方法。对比分析不同运行工况下RTDS模型与EMTDC/PSCAD4.02模型的仿真结果,验证了所建立的SSSCRTDS模型的正确性。

SSSC的有功和无功解耦策略

考虑SSSC的动态过程,在两相同步旋转d-q坐标系下建立了装有SSSC的单机无穷大系统的(SMIBS)数学模型,并基于此模型提出了有功无功动态解耦控制策略。为了验证本文所提控制策略的有效性,在Matlab/Simulink动态仿真环境中搭建了含SSSC的单机无穷大系统的仿真模型,并对有功和无功的调节过程进行了仿真,仿真结果验证了该解耦控制策略的有效性。

静止同步串联补偿器(SSSC)的非线性鲁棒H∞控制策略研究

为了提高静止同步串联补偿器(SSSC)的稳定性和灵活性,同时考虑到SSSC直流侧储能电容电压的动态调节过程以及各状态量之间的相互作用,建立了含不确定性干扰参数的SSSC五阶动态仿射非线性系统数学模型。在鲁棒H∞控制方法的基础上,利用SDM反馈线性H∞方法设计出了系统的非线性鲁棒控制器。针对设计过程中的Riccati方程,利用Matlab鲁棒控制工具箱,求解得到控制器的具体控制参数。利用Matlab进行系统的建模仿真,通过与传统的非线性最优控制系统的仿真效果对比,验证了该控制器在提高电力系统稳定性上的有效性和优越性。

基于神经网络自适应PI控制的SSSC潮流控制器

提出了一种基于神经网络自适应PI控制的SSSC潮流控制策略,并设计了控制器的结构。该控制器主要由系统辨识和PI参数整定两个神经网络组成,并给出了它们的学习算法。该控制器在动态过程中,利用神经网络对SSSC的有功控制器和无功控制器的PI参数进行在线调整,提高了控制器的自适应能力和鲁棒性。在Matlab动态仿真环境中建立了控制系统的仿真模型,并基于此模型对系统的暂态行为和输电线路潮流的调节过程进行了仿真,仿真结果验证了该控制器在潮流控制上的有效性和适应性。

SSSC在互联电力系统负荷频率控制中的应用

建立了两区互联电力系统模型,分析了静止同步串联补偿器(SSSC)负荷频率控制的原理。SSSC频率控制器采用一阶控制环节,并通过超前滞后补偿进行校正。对两区互联系统线性化处理推出系统的状态方程,利用重叠分解对系统进行解耦求得控制系统阻尼比来设计SSSC频率控制器的目标函数,并通过改进遗传算法对控制器参数进行优化。仿真结果验证了采用SSSC频率控制器对减少频率波动的峰值和抑制区间低频振荡的有效性。

基于改进小波包熵的SSSC串补线路故障位置识别

静态同步串联补偿器(SSSC)的应用会对距离保护的测量阻抗产生影响,使得距离保护发生拒动或超越。文中采用改进小波包熵分析了SSSC串补线路保护安装处的暂态故障电流特征,结果表明:故障点在SSSC之前和之后时串补线路的小波包熵值明显不同,故障点在SSSC之前的小波包熵值远大于故障点在SSSC之后时的小波包熵值。根据该特征提出了SSSC串补线路的故障位置识别判据,并在此基础上提出了距离保护测量阻抗调整方案。当保护安装处的小波包熵小于小波包熵整定值时,故障点在SSSC之后,需要在原测量阻抗的基础上减去附加阻抗,再与定值进行比较;相反,则实际测量阻抗就是测量阻抗。仿真结果验证了该方案的正确性和可行性。

利用单相SSSC的混合串联补偿方法

为提高单相静止同步串联补偿器(SSSC)方案的效率,基于非工频下三相电抗不平衡会减少发电机组机械侧和电气侧的能量交互进而在一定程度上抑制次同步振荡(SSO)的原理,提出了基于SSSC的混合串联补偿方法,解决了传统固定电容补偿(FSC)存在的SSO。该方法只在一相中采用SSSC代替部分固定电容,而其它两相采用FSC进行补偿。通过控制SSSC,使工频下三相电抗相同;而在次同步频率下,系统电抗不相同。建立了H桥级联式的单相SSSC的时域仿真模型,设计了增强阻尼效果的主动阻尼控制器。采用时域仿真法,分析了故障点位置对抑制效果的影响以及SSSC的最小补偿度。以三相电压不平衡度为指标,分析该方法对系统的影响。基于IEEE第1标准模型的测试结果表明,该方法能有效地抑制SSO,抑制效果不受故障点位置的影响,并且对系统三相电压不平衡度影响不大。同三相均采用串联SSSC代替部分FSC的混合串联补偿方法相比,该方法更具有经济性。

SSSC串补线路双端暂态保护的研究

静态同步串联补偿器(Static synchronous series compensator,SSSC)的应用可以有效地提高电网的输送能力和系统的稳定性,但是其运行状态和控制策略使得电网故障的暂态过程复杂化,对传统继电保护的性能产生了很大的影响,因此必须深入研究含SSSC的串补线路保护的新原理。采用改进的小波包熵算法,分析了含SSSC的串补线路故障时线路两端的故障电流的频率特征。分析结果表明,当串补线路区内SSSC前后故障和区外故障时,线路两端获得的频率分量的小波包熵值有明显不同。通过对串补线路的特征进行仿真验证,提出了一种适用于SSSC串补线路的双端暂态量保护新方案。结果表明,该方案具有良好的适应性,适用于不同故障位置、故障类型、故障初始角、串补度和过渡电阻。

SSSC对阻抗继电器动作特性的影响分析

将SSSC安装于线路中点,根据SSSC在故障范围之内和之外2种情况,对阻抗继电器的测量阻抗进行了分析,且通过SSSC的不同注入电压和补偿方式,以及过渡电阻的变化,仿真了阻抗继电器的动作特性。结果表明,SSSC在故障范围之内时对阻抗继电器的测量阻抗产生了很大的影响,应该采取措施减小SSSC对阻抗继电器的影响;另外,过渡电阻的影响同样不可忽略。

H桥级联型SSSC的动态模型及小干扰稳定性分析

基于模块化建模的方法,考虑实际电路结构,建立了含H桥级联型静止同步串联补偿器(SSSC)的系统小信号模型。结合实际工程参数,通过对比小信号模型计算结果与PSCAD/EMTDC电磁仿真结果,验证了小信号模型的准确性。然后采用特征值分析法分析了该系统的振荡模态,并研究了控制器参数对系统小干扰稳定性的影响。研究结果表明随着解耦控制器以及均压控制器参数的增大,系统稳定性均增强。最后通过时域仿真算例验证了特征值分析结论的准确性。

基于VSC-HVDC并网装置转为SSSC的仿真

为了充分发挥基于VSC-HVDC同期并网装置的综合效益,在并网装置用于并网的主接线电路的基础上,在待并网的联络线上串接一台与并网装置容量及联络线电流匹配的三相变压器,增加相应的开关。在并网结束后,通过相应的电路倒闸操作可以转换为SSSC装置电路,并通过相应控制策略实现SSSC功能,提高并网联络线上的输送能力。通过在PSCAD/EMTDC中搭建并网系统转化为SSSC的模型,并仿真验证了其功能转换的可行性,特别是在并网系统发生故障时,这一功能转换可有效地抑制线路上传输功率的扰动和对并网系统的影响。

三相不平衡下SSSC的控制策略

为保证静止同步串联补偿器(SSSC)在输电系统不平衡时仍能输出干净的补偿指令,提出一种主、附加控制器相叠加的控制策略。主控制器采用不涉及正、负序矢量分离的传统双闭环控制策略;附加控制器通过交叉解耦控制来提取双序dq坐标系下的负序电流,并采用P控制来削弱负序电流对主控制器电流内环控制的干扰,消除了直流电压中因正、负序电流的耦合问题而带来的2次谐波。两控制器输出指令相叠加,形成SSSC的输出控制指令。最后在系统电压平衡、不平衡情况下进行仿真,验证了该控制策略的可行性。

基于六脉波电压源逆变器的SSSC直流电容电压控制机理

对一个包含静止同步串联补偿器(SSSC)的纯感性线路的三相系统,计算了基于六脉波电压源逆变器(VSI)的SSSC在感性、容性补偿方式下一周期内的交、直流侧电流及直流电容电压;结合PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真,全面分析了电流对直流电容充放电的影响、开关器件导通周期。计算、仿真及分析结果表明当SSSC注入的串联可控电压与线路电流正交时,电容电流对电容的充放电不起作用,SSSC与系统间仅交换无功;当不完全正交时,电容电流影响电容的充放电,SSSC与系统间不仅交换无功,亦交换有功。

限流式SSSC提高DFIG型风火打捆系统暂态稳定分析

为降低风电并入对风火打捆系统暂态稳定的不利影响,提出将电阻型限流式静止同步串联补偿器SSSC(static synchronous series compensator)串联到风火打捆系统的联络线上,以提高风火打捆系统的暂态稳定性。通过借助双馈风电机组DFIG(doubly-fed induction generator)等值外特性参数来构造风火打捆系统暂态稳定数学模型,建立相应功率特性方程。在分析电阻型限流式SSSC工作原理的基础上,建立不同运行状态下含电阻型限流式SSSC的风火打捆系统功率特性方程,并借助功角特性曲线对系统进行暂态稳定的机理研究,最后进行仿真验证。结果表明,限流式SSSC有效地提高了风火打捆系统的暂态稳定性。