论文题目: 可控串联补偿（TCSC）的动态模拟与控制策略研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电力系统及其自动化
作者: 李可军
导师: 赵建国
关键词: 可控串联补偿,动模实验装置,阻抗双解,底层控制,阻抗控制
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 可控串联补偿(Thyristor Controlled Series Compensation,简称TCSC)是指在一个交流输电系统中应用阻抗补偿,并能通过晶闸管快速控制来实现对串联阻抗的大范围连续调节,是目前世界上应用最广泛、最成功的串联型灵活交流输电(Flexible AC Transmission System,简称FACTS)技术。利用TCSC可以用于提高输电走廊的输送能力、抑制次同步谐振、阻尼功率振荡、提高系统暂态稳定性以及动态潮流控制等,为远距离交流输电提供了很好的技术手段。在研究TCSC的动态行为及其对电力系统的影响方面,时域数字仿真发挥了巨大的作用,但是数字仿真结果的正确性和准确性与数学模型的建立和仿真方法的选取有密切关系。目前,对TCSC进行全时域数字仿真研究还存在不少困难,如时域模型的准确建立、有效的仿真方法等都有待深入研究。动态模拟是电力系统研究的基本手段之一,它区别于数值计算和数字仿真的特点就在于能够反映系统真实的物理特性。TCSC动模实验装置可以在一定程度上真实地反映实际装置的物理特性,可用于研究数学模型很难甚至无法描述的特殊现象,如氧化锌避雷器(MOV)的击穿等,而且不像现场试验那样受到系统运行条件的约束。控制系统是TCSC装置的关键,其性能的优劣直接关系到整个系统的运行效果,实验装置的控制器可以和实际工程的控制器完全一样,利用各种控制理论设计的TCSC控制装置可以在实验室首先进行试验。因此,研制实验装置并以此作为平台对TCSC的基本运行特性及其控制策略等方面的研究具有重要的理论和实际意义。为此,本文将围绕TCSC动模实验装置的设计实现与TCSC控制器分层控制策略的研究两个方面来开展研究工作。本文首先介绍了一套可控串联补偿(TCSC)动态模拟实验装置及其控制保护系统的研制开发过程。在该装置中,TCSC的各组件实现了模块化,可灵活组合并根据模拟系统不同线路长度和补偿度调整TCSC的结构参数;TCSC的控制器采用分层结构,各层控制系统完成不同的控制目标,具有通用程序员接口,可以满足对TCSC各种控制策略及其相关问题进行研究的需要。动模实验结果表明作为一个实验研究平台,该实验装置可以真实地模拟TCSC的运行特性,实现TCSC各种阻抗模式的启动、运行、停止以及各模式之间的相互转换,装置动作迅速正确、运行可靠,为各种控制策略的实验研究打下了坚实基础。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 TCSC的主要功能及工程应用情况
1.3 TCSC的研究现状
1.4 本文的主要工作与章节安排
第二章 TCSC的工作原理及其控制系统
2.1 引言
2.2 TCSC的系统构成
2.3 TCSC的工作原理
2.3.1 TCSC的工作模式
2.3.2 TCSC的基波阻抗特性
2.3.3 TCSC抑制次同步谐振(SSR)的作用
2.4 TCSC的控制系统
2.4.1 可控串补控制器的功能模块
2.4.2 可控串补的分层式控制结构
2.5 本章小结
第三章 TCSC动态模拟实验装置的设计与实现
3.1 引言
3.2 TCSC整体方案设计
3.3 TCSC模拟实验装置主电路的实现
3.3.1 动态模拟实验室系统参数
3.3.2 主电路元件参数
3.3.3 主电路器件的选取
3.4 TCSC动模实验装置的实现
3.4.1 控制、保护系统的实现
3.4.2 录波、通信系统的实现
3.4.3 操作员接口功能实现
3.5 TCSC装置实验结果
3.5.1 容性稳态运行实验
3.5.2 晶闸管旁路运行实验
3.5.3 阻抗阶跃响应实验
3.6 本章小结
第四章 TCSC稳态阻抗特性的双解现象研究
4.1 引言
4.2 TCSC稳态阻抗的双解现象
4.3 TCSC稳态阻抗双解现象的验证
4.3.1 阻抗双解的数字仿真验证
4.3.2 阻抗双解的物理实验验证
4.4 TCSC稳态阻抗双解现象的机理分析
4.5 本章小结
第五章 TCSC底层控制策略研究
5.1 引言
5.2 仿真建模
5.2.1 仿真参数及同步信号选择
5.2.2 预测电流过零
5.3 从容性微调模式切换到BLOCK模式
5.4 由容性微调模式或BLOCK模式切换到BYPASS模式
5.4.1 改变TCSC电抗器支路品质因数来实现模式切换
5.4.2 线路电流同向触发的方法
5.5 由容性微调模式或BLOCK模式切换到感性微调模式
5.5.1 经过10ms连续导通切换
5.5.2 容许区间触发的方法
5.6 模式切换的动模实验结果
5.7 本章小结
第六章 TCSC阻抗控制策略研究
6.1 引言
6.2 仿真系统建模
6.2.1 参数选择
6.2.2 同步信号的选取和阻抗测量
6.3 触发角修正PID阻抗控制
6.3.1 常规PID控制概述
6.3.2 TCSC触发角校正PID阻抗控制原理
6.3.3 触发角校正PID阻抗控制仿真结果
6.4 TCSC免疫反馈PID阻抗控制方法
6.4.1 免疫反馈模型
6.4.2 TCSC免疫反馈PID控制器的设计
6.4.3 两种控制方法仿真结果比较
6.5 TCSC动模实验装置中的阻抗控制
6.5.1 动模实验装置中的TCSC阻抗控制方法
6.5.2 动模实验时的阻抗控制波形
6.6 本章小结
第七章 结论
参考文献
致谢
作者在攻读博士学位期间发表的学术论文
学位论文评阅及答辩情况表
发布时间: 2006-05-30
参考文献
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