静止同步串联补偿器（SSSC）的仿真研究

论文总字数：13349字

摘 要

近年来，由于我国经济发展迅速，对电力的需求量和质量也在不断提高。柔性交流输电系统（FACTS）的应用也越来越受到关注，静止同步串联补偿器（SSSC）是属于FACTS新一代设备，它能有效的提高输电线路的传输性能，因此具有较为广阔的发展空间和研究价值。

本文阐述了静止同步串联补偿器的系统组成、拓扑结构和工作原理，给出了SSSC的定量关系并进行了数学推导。然后对含有SSSC的系统在MATLAB建立系统的仿真模型，并做出了仿真实验；之后将仿真结果和理论分析进行比较，分析存在的问题，提出了相应的改进措施。

关键词：静止同步串联补偿器，柔性交流输电系统，耦合变压器

Abstract

In recent years, due to the rapid economic development of our country, the demand and quality of electric power are also increasing. The application of flexible AC transmission system (FACTS) has attracted more and more attention. Static Synchronous Series Compensator (SSSC) is a new generation of FACTS equipment, which can effectively improve the transmission performance of transmission lines. Therefore, it has a broad space for development and research value.

In this paper, the system composition, topology and working principle of static synchronous series compensator are described. The quantitative relationship of SSSC is given and the mathematical derivation is carried out.After the simulation model of the system with SSSC in MATLAB, and the simulation experiment is made. Then the simulation results are compared with the theoretical analysis, the existing problems are analyzed, and the corresponding improvement measures are put forward.

Key words: static synchronous series compensator, flexible AC transmission system, Coupling transformer

目录

第一章 引言 6

1.1选题背景与意义 6

1.2国内外发展现状及存在问题 6

1.3本文的主要内容 7

第二章 SSSC的拓扑结构与数学模型 8

2.1 SSSC的组成及工作原理 8

2.2 SSSC的拓扑结构 9

2.3含SSSC电力系统的数学模型 13

2.4本章小结 15

第三章SSSC的控制策略分析 16

3.1 耦合变压器的选择 16

3.2开关器件的选择 16

3.3 SSSC工作模式 17

3.4 SVPWM控制技术 19

3.5 本章小结 20

第四章SSSC的仿真 21

4.1 耦合变压器对系统的影响 21

4.2 SSSC的仿真波形 22

4.3 本章小结 24

第五章 结束语 25

致谢 26

参考文献 27

第一章 引言

1.1选题背景与意义

灵活交流输电系统（Flexible AC Transmission System，FACTS） 的诞生及它的应用为电力工业的发展带来了新的机会与可能。灵活交流输电系统的作用是利用静态控制器和一些电力电子器件来提高电力系统功率传输能力和对系统的控制能力的交流输电系统。灵活交流输电系统装置有着高效的电力的传输能力与对电力系统灵活的控制能力，解决了那些传统控制方法不能解决的电力系统稳定性能差、电力系统输电能力低以及输电的可控性差等问题，或者是提供了一些解决思路。静止同步串联补偿器（SSSC）是柔性交流输电系统之中的一种串联补偿型装置，它具有与输电系统交换无功功率和有功功率的能力；它的作用可以当作是由一个串联在输电线路中的同步电压源，通过向注入一个与线电流成相对合适相角而且大小可控的电压来改变输电线路的等效阻抗。静止同步串联补偿器的运行特性和兼容性比其他类型的投入的基于晶闸管控制的补偿器更优秀，标志着交流输电系统补偿和潮流控制的新方法。

1.2国内外发展现状及存在问题

由于电力网络的需求，上个世纪八十年代第一次次提出了 SSSC，它是基于电压源换流器的串联无功补偿装置。随着它的提出很快在世界上掀起了研究热潮，极大多数国家的专家或者研究人员对 SSSC 的模型进行了推导以及对它的控制方法进行了严谨的理论分析和研究。但是由于目前SSSC 的理论研究有限，使得它的研究进度缓慢停留在初级阶段很久。所以单独 SSSC的实际应用更是无从谈起。对于 SSSC 的逆变器拓扑结构和SSSC的参数设计以及控制方法和潮流调制作用的研究不够成熟，结合工程方面的研究也还不够充分。

直到现在，大家对SSSC控制策略的研究成果包括对于系统潮流的控制方法，最主要的是控制技术的研究。以及提高系统稳定性和它的主拓扑结构和它相应调制算法等。目的是为了能够有效、整体地分析并结合已有的研究成果来对未来的研究方向进行展望，明确不同控制方法所需要完成的主要任务和大致成果，目的是给SSSC的数学模型以及控制方法的研究提供一条清晰的思路，结合现有的研究成果可以大致将SSSC的建模和其对应的控制方法划分为3个等级，分别是上层系统级和中层装置级以及底层器件级，详细框图如图1.1所示：

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