Modeling of Multi-Pulse VSC Based SSSC and STATCOM

The aim of this paper is to contribute to the dynamic modeling of multi-pulse voltage sourced converter based static synchronous series compensator and static synchronous compensator. Details about the internal functioning and topology connections are given in order to understand the multi-pulse converter. Using the 24 and 48-pulse topologies switching functions models are presented. The models correctly represent commutations of semiconductor devices in multi-pulse converters, which consequently allows a precise representation of harmonic components. Additionally, time domain models that represent harmonic components are derived based on the switching functions models. Switching functions, as well as time domain models are carried out in the original abc power system coordinates. Effectiveness and precision of the models are validated against simulations performed in Matlab/Simulink?. Additionally, in order to accomplish a more realistic comparison, a laboratory prototype set up is used to assess simulated waveforms.

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SSSC的特征结构分析法判别电压稳定性

详细推导了系统中加入SSSC模型后的潮流方程。利用特征结构分析法,深入分析了在负荷平均增长和最灵敏节点负荷增长两种情况下,SSSC对电力系统电压稳定性的影响。确定系统最薄弱节点和负荷增长最快节点的方式。论证了在系统最薄弱节点和负荷增长最灵敏节点线路中加入SSSC后能对提高系统的电压水平和电压稳定性起到良好的改善作用。对IEEE14节点系统进行了仿真计算,验证了所构建的SSSC混合模型的可行性、有效性和适用性。

SSSC与发电机励磁最优协调控制

为提高电力系统阻尼振荡的能力,利用静止同步串联补偿器SSSC(static synchronous series compensator)的串联补偿特性,在单机无穷大系统下建立了带SSSC的修正Phillips-Heffron模型,提出SSSC与发电机励磁最优协调控制策略;将SSSC补偿阻抗作为控制器的控制变量,推导出控制器数学模型。仿真结果表明,与常规线性最优励磁控制相比,所提的控制策略能更有效地抑制电力系统振荡。

级联H桥SSSC的自励启动方法研究

为实现系统潮流高效可控、提高暂态稳定性和降低投资等工程应用目标,以天津电网220 kV系统现存潮流问题为研究背景,提出静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)工程应用的自励启动方案。该文分析了级联H桥多电平结构的SSSC(H-SSSC)并推导了其数学模型,设计单相锁相环,提出新型两级直流稳压策略,其中上层控制得到稳压角,下层控制基于数学逻辑控单个子模块电容电压,结合底层SPWM调制得到触发信号。最后,通过在PSCAD/EMTDC中搭建含SSSC的220 kV天津网等效模型,验证了所提出自励启动策略的合理性和正确性,能够满足系统平稳和快速启动的要求。

一种基于48脉波电压源逆变器的静止同步串联补偿器的设计与建模

详细阐述了基于 48脉波电压源逆变器的静止同步串联补偿器 (SSSC)的实现、控制系统设计及建模 ,在 8个三相逆变器的输出电压回路中增加了 1个电磁回路 ,该回路由18个单相三绕组变压器和 6个单相双绕组变压器组成 ,基于这个电路设计 ,提出了对应的等值回路模型及相应的比例积分 (PI)控制方案 ,比例积分控制器的增益是通过对IEEE第 1个次同步谐振分析模型 (FBM )进行特征根分析而确定的 ,仿真结果表明控制器的增益选择至关重要 ,不当的增益会引起轴系扭矩增大而发生振荡。

利用附加节点注入电流法设计静止同步串联补偿器的潮流控制器

从静止同步串联补偿器(SSSC)的原理和特性出发,分析了其稳态特性和数学模型,研究对比了SSSC及其它FACTS装置潮流建模的方法,通过分析节点导纳矩阵和雅可比矩阵的修正,提出了利用附加节点注入电流法建立SSSC潮流模型的方法,并分析了此方法的优点。在电力系统分析综合程序PSASP中,利用用户接口程序实现了SSSC的潮流建模,结合开发的潮流控制模块,解决了含SSSC装置的大系统仿真问题。在EPRI-7节点系统的分析计算中,验证了理论分析的正确性和SSSC潮流模型的控制作用。并与相同控制条件下TCSC特性作了比较,结果表明:SSSC能够以更小的输出功率实现相同的控制效果,而且在小功率情况下,SSSC的优势更加明显。

一种基于48脉波电压源逆变器的静止同步串联补偿器及其控制系统的设计与建模(上)

本文详细阐述了基于 4 8脉波电压源逆变器的静止同步串联补偿器 ( SSSC)的实现、控制系统设计及建模 ,在 8个三相逆变器的输出电压回路中增加了一个电磁回路 ,该回路由 1 8个单相三绕组变压器和 6个单相双绕组变压器组成 ,基于这个电路设计 ,提出了对应的等值回路模型及相应的比例积分 ( PI)控制方案 ,比例积分控制器的增益是通过对 IEEE第一个次同步谐振分析模型 ( FBM)进行特征根分析而确定的 ,仿真结果表明控制器的增益选择至关重要 。

静止同步串联补偿器的恒阻抗模型及其双闭环控制策略

考虑到静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)输出电压相位与线路电流相位的垂直关系、逆变器的损耗以及直流侧电容电压的波动过程,在两相同步旋转d-q坐标系下建立SSSC的恒阻抗模型。在分析此模型的基础上提出SSSC的双闭环控制策略,即电容电压控制和线路阻抗控制。在电容电压控制环中,选取SSSC为控制对象,电容电压为控制目标;在阻抗控制环中,选取含SSSC的输电线路为控制对象,线路阻抗为控制目标。在Matlab/Simulink动态仿真环境中搭建SSSC的恒阻抗模型及控制系统的仿真模型,并对线路阻抗的调节过程和电容电压的变化过程进行仿真,仿真结果证明了所建立模型和所提出控制策略的有效性和实用性。

静止同步串联补偿器的机电暂态特性研究与仿真

静止同步串联补偿器(SSSC)是FACTS家族中新兴的串联补偿元件,对其暂态特性的研究有助于使其更好地与继电保护装置及重合闸的协调配合。在介绍SSSC基本原理的基础上,根据加入SSSC后单机无穷大系统的动态方程,利用Matlab中的电力系统仿真库搭建了含SSSC的单机无穷大系统,并对其机电暂态特性进行了仿真。仿真结果表明系统发生故障后SSSC能有效地抑制功率振荡,并且SSSC不同的投入方式所产生的抑制效果不同。在此基础上还总结了区内区外故障时SSSC的投入运行方式,且线路区内故障时SSSC若以旁路运行方式投入则能达到最佳效果。

含有限流式静止同步串联补偿器的直流配电网

将固态限流器(FCL)与静止同步串联补偿器(SSSC)连接,构成限流式静止同步串联补偿器(SSSCFCL)。将SSSC-FCL连入直流配电网后,能够改善配电网的电能质量,提高配电网的稳定性。提出了含有SSSC-FCL的双层环状直流配电网拓扑结构,利用PSCAD/EMTDC对提出的拓扑结构进行建模,对直流配电网的正常工况和故障情况进行了仿真。仿真结果表明:SSSC-FCL能够对线路的潮流进行调节;当系统发生故障时,FCL模块能够有效限制短路冲击电流,同时保障非故障线路正常运行,提高了直流配电网的稳定性。

一种基于48脉波电压源逆变器的静止同步串联补偿器及其控制系统的设计与建模(下)

本文对基于 4 8脉波电压源逆变器的静止同步串联补偿器 ( SSSC)进行了特征根分析 ,仿真结果表明控制器的增益选择至关重要 。

级联H桥分布式潮流控制器的电压、阻抗和功率等值建模

级联H桥分布式潮流控制器(Distributed Power Flow Controller,DPFC)无需使用升压变压器,可以直接串联进高压交流输电线路对线路有功功率进行控制。本文深入分析了分布式潮流控制器的电压和电流相量关系,建立了感性工况和容性工况通用的级联H桥分布式潮流控制器稳态数学模型,提出了分布式潮流控制器的电压、阻抗和功率的等值变换模型,其中阻抗等值模型可以将分布式潮流控制器输出电压与其等值电抗进行等值变换,功率等值模型可以将分布式潮流控制器输出电压与其串联线路首端或末端输送功率进行等值变换,用于对分布式潮流控制器的运行潮流、参数选型等进行计算分析。电磁暂态仿真结果验证了分布式潮流控制器等值模型的准确性,当分布式潮流控制器输出电压增大时,其等值电抗也将增大,线路输送有功功率将减小。

考虑统一潮流控制器的线路最大传输功率计算方法

为提高统一潮流控制器UPFC(unified power flow controller)最大功率调节范围的计算精度,将UPFC线路两端分别等效为虚拟发电机,以虚拟发电机有功(无功)最大(小)为优化目标,以串联侧等效电压源和并联侧等效电流源以及其余发电机无功出力为控制变量,考虑电网节点电压上下限和线路传输容量等约束条件的情况下,分别在UPFC、SSSC(static synchronous series compensator)和STATCOM(static synchronous compensator)3种控制模式下建立优化模型,并采用内点法进行求解得到线路最大有功、无功功率运行范围。最后,以南京西环网和苏州南部电网2个UPFC示范工程为例进行计算,结果验证了本模型的有效性。

静止同步串联补偿器的机电暂态建模

提出了一种适用于大规模电力系统暂态稳定性分析的静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)机电暂态建模方法。该方法通过合理假设,根据SSSC的数学模型和机电暂态特性,在考虑SSSC直流电压动态过程的前提下建立了SSSC的机电暂态模型。首先,根据SSSC的对外特性建立SSSC的交流侧模型;其次,根据SSSC的自身约束,通过合理假设建立SSSC的直流侧模型;在此基础上,模块化设计了其控制器模型和调制环节模型。仿真结果表明,该模型能较好地呈现SSSC的动态特性,适用于SSSC接入大规模电网时分析其对电力系统暂态稳定性的影响。