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。

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。

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。

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。

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。

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。

基于HDP算法的SSSC神经控制器设计

传统的线性PI控制器在非线性系统的特定运行点有较好的性能,但在其他运行点它的性能会降低。应用启发式动态规划算法设计了静止同步串联补偿器(Static Series Synchronous Compensator,SSSC)的外部非线性最优神经控制器,总共包含3个神经网络;第一个为模型网络,它的主要作用是模拟系统的输入输出动态特性;第二个为神经网络为评价网络,它的主要作用是评价动作网络给出控制量的好坏;第三个为动作网络,它的作用是产生控制量;这三个为神经网络互相协作,从而得到最佳的控制序列。在Matlab/Simulink动态仿真环境中搭建了含SSSC双机电力系统的仿真模型,并对线路阻抗的调节过程和电容电压的变化过程进行了仿真,与传统的PI控制器相比,具有响应快、超调小的特点。

基于灰狼优化算法的SSSC阻尼功率振荡控制器设计

静止同步串联补偿器(SSSC)是可实现阻尼系统功率振荡的重要交流输电装置。在研究了SSSC的基本拓扑结构和数学模型的基础上,分析了SSSC工作时产生具有可控幅值、相角的同步电压差与系统进行功率交换来实现补偿的动态调节过程。设计了一种含有灰狼优化(GWO)算法的功率振荡阻尼控制器,通过GWO算法实现了控制器主要参数的优化。搭建了接入额定容量100 MVA SSSC的电力系统仿真模型,模拟了分布式发电并网输出功率不稳定引发电网功率波动及三相接地短路故障等暂态工况,验证了本文引入的SSSC能起到良好的阻尼作用,提高电力系统的稳定性。

基于SSSC装置的系统可用输电能力研究

可用输电能力(ATC)是衡量互联电网安全性与稳定性的重要指标,而灵活交流输电技术(FACTS)是提高系统可用输电能力的有效途径。以提高可用输电能力为目的,将静止同步串联补偿器(SSSC)引入互联电力系统。首先利用功率注入法,建立SSSC的稳态数学模型,然后基于最优潮流法,将SSSC的功率注入模型加入潮流方程,建立了计及SSSC的可用输电能力计算模型,并采用原对偶内点法对其进行求解。为了确定装置的安装位置,利用特征结构分析法,根据最小模特征值对控制变量的灵敏度系数来选择最有利于提高输电能力的SSSC安装位置。利用IEEE-30节点系统进行仿真计算,结果显示安装SSSC后互联系统间的传输容量得到提高,稳定裕度也得到提升,合理地配置SSSC可以有效提高系统的可用输电能力。

基于功率传递的同期并列装置实现SSSC功能的仿真

本文针对基于功率传递的电网间同期并列装置转换为静止同步串联补偿器的复合系统,建立了并网装置转换为SSSC后的等效模型,根据SSSC既可进行容性补偿又可进行感性补偿的双重补偿的特点,分析了SSSC调节潮流的过程以及接入SSSC前后输电线路电流的变化情况。为减小短路故障情况下短路电流对系统的影响,本文利用SSSC可等效为感性阻抗的特点对不同短路故障电流进行了限制,从而提高了现有设备的综合利用率。在PSCAD/EMTDC中搭建了含SSSC的等效模型,仿真结果表明SSSC可有效调节线路输送的潮流,并验证了当系统发生短路故障时SSSC具有一定的限流功能。

级联式SSSC上层非线性控制方法

为了优化系统潮流,提高系统稳定性,提出了当静止同步串联补偿器(SSSC)中层采用恒阻抗控制时的SSSC上层非线性控制方法,给出了基于电压源型逆变器(VSC)的无功补偿装置分层控制结构。通过分层控制结构及直接求解方法的应用,简化了基于微分几何理论的反馈精确线性化方法应用于SSSC非线性控制策略的求解过程;结合线性最优控制理论,将基于微分几何理论的精确线性化方法应用于SSSC控制,并应用实时数学仿真器(RTDS)建立了包括SSSC主电路结构、底层调制算法等在内的单机无穷大系统的详细的电磁暂态模型。仿真验证了提出的分层控制结构的可行性及非线性控制方法的有效性。

无变压器SSSC的模型及控制方式研究

针对静止同步串联补偿器(SSSC)系统应用中配备耦合变压器存在的损耗、体积以及成本等问题,基于级联H桥多电平逆变器的拓扑结构,提出了一种无需耦合变压器的SSSC系统结构。对无变压器SSSC的拓扑结构进行了介绍,在d-q旋转坐标系下建立了SSSC的动态模型,并对恒电压、恒阻抗、恒功率3种控制方式进行了详细的理论推导,提出了一种简单有效的控制策略。最后针对恒电压控制方式搭建了Matlab/Simulink仿真模型,实验结果证明了该模型及控制策略的可行性。

含SSSC输电系统的有功无功解耦算法

静止同步串联补偿器(SSSC)具有快速调节线路潮流的功能,对含SSSC电力系统的数学建模是深入研究SSSC的第一步。在两相同步旋转d-q坐标系下建立了装有SSSC双机系统的静态潮流方程并应用输入变换实现了有功和无功的解耦,同时给出了变换后等效的系统矩阵及所采用的输入变换矩阵。在MATLAB中对含有SSSC的双机电力系统进行了仿真,结果验证了该解耦策略的有效性。

装有SSSC的电力系统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MAT-LAB/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。

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。

基于状态反馈精确线性化变结构控制的SSSC控制器设计

提出一种基于状态反馈精确线性化变结构控制的静止同步串联补偿器(SSSC)控制器设计方法。考虑到SSSC交流侧电压幅值和相角以及直流侧电容电压的动态调节过程,建立了SSSC在同步旋转dq坐标系下的非线性数学模型,在此模型的基础上,采用状态反馈精确线性化方法将原非线性系统转化为线性系统。然后,应用变结构控制原理设计SSSC控制器,同时通过PI控制稳定直流侧电容电压。最后,利用MATLAB仿真软件搭建了装设有SSSC的110kV输电系统的仿真模型,仿真结果表明了所设计的控制器能够很好地根据需求来改善电网输电能力,具有良好的暂态控制性能。

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。