链式STATCOM动态特性研究及其在电力系统稳定控制应用

发布时间：2018-01-26 15:40

  本文关键词： 链式STATCOM 直流电压控制 鲁棒L2性能准则设计 无功补偿 电力系统 稳定电压　出处：《武汉大学》2014年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：近年来电力容量需求不断提高,联网工程的快速建设,各个区域电网之间联系将得到不断加强,已形成了以大机组、超高压、远距离、重负荷、大区互联和交直流联合输电为特点的超大非线性动态系统,各地区间可有效进行相互功率支援,实现资源的有效配置、提高电网运行可靠性和经济效益。但是,电网规模的不断扩大也带来了电力系统电压稳定性问题,电网发生故障的可能性大大增加。如何提高系统电压稳定水平,防止电压崩溃事故的发生一直是电力系统安全运行必须考虑的问题。灵活交流输电系统技术出现后,世界各国的研究人员对其进行了大量的研究,主要集中在利用FACTS设备提高电力系统功角稳定性,防止次同步振荡,控制系统潮流分布和提高用户侧电能质量等方面的运用STATCOM是当今无功补偿领域最新技术的代表,属于灵活柔性交流输电系统(FACTS)的重要组成部分。 论文从主电路拓扑出发,分析了基于链式H桥逆变单元级联多电平拓扑结构STATCOM装置的优势；介绍了应用于链式STATCOM的单极倍频CPS-SPWM调制策略；分析比较了基于瞬时无功功率理论的ρ、q无功电流直接检测和间接检测算法对电流跟踪性能和直流电压控制效果的影响；分析了链式STATCOM补偿无功功率和公共连接点电压的基本原理。 文中通过等效电路变换,建立了链式STATCOM的非线性数学模型,然后基于微分几何理论提出了一种状态反馈精确线性化的方法,将链式STATCOM系统精确线性化,最终实现了链式STATCOM有功、无功解耦控制器的设计；通过等效电路变换,将对链式STATCOM的控制转换为单个H桥逆变单元的控制,在所建立的考虑参数摄动和未知干扰影响的H桥逆变单元数学模型的基础上,将误差系统方程中参数摄动的影响转化成周期干扰的一部分,再利用重复控制和无源性控制相结合新方法实现了链式STATCOM的基于鲁棒L2性能准则的电流控制器设计,其中重复控制补偿周期干扰,无源性控制确保了重复控制的收敛性以及对控制目标的渐进跟踪,并抑制非周期干扰的影响；通过理论分析和仿真验证,链式STATCOM的基于鲁棒L2性能准则的电流控制策略比基于状态反馈精确线性化解耦的电流控制策略具有更强的鲁棒性. 接着,论文会通过CONUS软件,在简单的一个电系统上进行模仿STATCOM的应用。以更加了解STATCOM灵活的无功功率补偿控制能力,作者在同一个安装位置和相同的容量把STATCOM和SVC对比。模仿结果跟理论上的一样,明显体现STATCOM比SVC优越得多。 最后,为了补偿无功功率,提高系统电压稳定性和供电可靠性,论文已研究STATCOM在越南电力系统中的应用性。越南地形狭长,从北方到南方,电源和负载分布不均,负载的发展也不均,使有功功率和无功功率的平衡遇到很多困难。通过计算,分析电力系统运行情况,设立P_V特性,作者发现电压波动较大并导致电压崩溃的节点都位于南方地区。使用PSS/E-33软件,进行计算OPF,从此选择2014年为南方电网补偿无功功率的STATCOM容量位置。模仿结果表示,把STATCOM或SVC在论文中所计算的容量及位置安装之后,系统保证了电压稳定标准,提高全系统稳定性,其中STATCOM的效果比SVC的更好。
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【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM761.12;TM712
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本文编号：1465978