柔性交流输电装置的控制策略研究

发布时间：2017-04-26 00:16

  本文关键词：柔性交流输电装置的控制策略研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济快速发展,电力需求不断增加,我国一次能源与负荷需求逆向分布的特点,客观上要求在大范围内对能源进行优化配置,需要建设全国范围内的特高压坚强智能电网。但大范围的电网互联增加了电网结构和运行方式的复杂程度,对运行人员控制电网的能力提出了更高的要求。以灵活交流输电系统(FACTS)技术为代表的大功率电力电子技术克服了传统控制手段响应速度慢、不能频繁动作、控制功能离散等局限性,提高了交流电网的可控性,实现了灵活的潮流控制和最大化电网的传输能力。多类型FACTS装置的联合应用,可以实现整个电网或某个区域运行状态的快速控制,达到控制目标的全局/局部优化。FACTS设备各种优良的动静态性能很大程度上取决于其快速作用的控制系统和专用的电力电子设备。针对新型技术下FACTS装置的控制策略分析研究具有重要意义,能有效提高FACTS装置在实际交流输电工程中的应用价值和使用范围。本文以柔性交流输电技术为核心,从FACTS技术的接入系统方式入手,围绕串联型FACTS装置、并联型FACTS装置以及混合型FACTS装置的相关问题开展研究工作。主要内容包括以下几个方面:(1)串联型FACTS装置的控制策略研究:根据可控串联补偿器的基本原理分析了TCSC阻抗特性、阻尼特性和谐波特性的运行特性,提出了TCSC控制体系、稳定控制策略和阻抗控制策略,重点阐述了TCSC的PID阻抗控制策略,为TCSC在电力系统中的实际工程应用提供了重要依据;分析了静止同步串联补偿器基本原理及其对输电线路功率和系统功角特性的影响,探讨了SSSC的恒电压补偿模式和恒阻抗补偿模式,基于dq同步旋转坐标系提出了内环交叉解耦控制方法,并构建了其带负反馈和交叉解耦的双环矢量控制策略体系,为SSSC的未来推广应用奠定了基础。(2)并联型FACTS装置的控制策略研究:分析了STATCOM的基本原理,根据换流器输出电压与电网电压关系阐述了STATCOM的无功功率传输特性与运行模式,针对STATCOM控制体系设计及控制策略现状,提出了带负反馈和交叉解耦的双环矢量控制器设计方法,并基于PSCAD/EMTDC平台建立了典型STATCOM的仿真模型。(3)混合型FACTS装置的控制策略研究:分析了UPFC的基本原理,根据已有的UPFC控制体系,提出了基于间接电流控制的并串联换流器的UPFC控制器设计方法,构建了典型UPFC的时域仿真模型,并设计了相应的设备级控制和底层控制模型。(4)根据工程案例分别建立PSCAD/EMTDC环境下STATCOM和UPFC的仿真模型。对于STATCOM仿真模型,验证其双环矢量控制策略的有效性,验证其直流电压控制与无功功率控制策略的可行性。对于UPFC仿真模型,验证其并、串联侧换流器间接电流控制策略的有效性。
【关键词】：灵活交流输电系统 控制策略 可控串联电容补偿器 静止同步串联补偿器 静止同步补偿器 统一潮流控制器
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM721.2
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 选题背景与意义13-14
• 1.2 研究现状14-20
• 1.3 本文的主要研究工作20-22
• 第2章 串联型FACTS装置控制策略研究22-46
• 2.1 引言22
• 2.2 TCSC控制策略22-35
• 2.2.1 TCSC的基本原理23-26
• 2.2.2 TCSC运行特性26-28
• 2.2.3 TCSC控制体系28-33
• 2.2.4 TCSC的PID阻抗控制策略33-35
• 2.3 SSSC控制策略35-45
• 2.3.1 SSSC基本原理35-39
• 2.3.2 SSSC补偿模式39-41
• 2.3.3 SSSC控制策略41-45
• 2.4 小结45-46
• 第3章 并联型FACTS装置——STATCOM控制策略研究46-60
• 3.1 引言46-47
• 3.2 STATCOM基本原理47-50
• 3.2.1 STATCOM系统结构47-48
• 3.2.2 STATCOM运行模式48-50
• 3.3 STATCOM的控制策略50-56
• 3.3.1 STATCOM控制体系51-52
• 3.3.2 STATCOM间接电流控制策略52-53
• 3.3.3 STATCOM矢量控制策略53-56
• 3.4 PSCAD/EMTDC下STATCOM的建模方法56-59
• 3.4.1 主电路建模56-57
• 3.4.2 控制系统建模57-59
• 3.5 小结59-60
• 第4章 混合型FACTS装置——统一潮流控制器控制策略研究60-72
• 4.1 引言60-61
• 4.2 UPFC基本原理61-63
• 4.3 UPFC控制策略63-67
• 4.3.1 控制系统分层结构63-64
• 4.3.2 UPFC的间接电流控制策略64-67
• 4.4 PSCAD/EMTDC环境下UPFC的建模方法67-71
• 4.4.1 主电路建模67-68
• 4.4.2 控制系统建模68-71
• 4.5 小结71-72
• 第5章 实际工程案例的仿真研究72-83
• 5.1 STATCOM工程案例的仿真研究72-77
• 5.1.1 系统参数72-73
• 5.1.2 仿真验证73-77
• 5.2 UPFC工程案例的仿真研究77-82
• 5.2.1 系统参数77-79
• 5.2.2 仿真验证79-82
• 5.3 小结82-83
• 第6章 结论与展望83-86
• 6.1 结论83-84
• 6.2 展望84-86
• 参考文献86-91
• 致谢91-92
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文92

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本文编号：327380