【摘要】：為了揭示靜止同步補(bǔ)償器抑制電網(wǎng)功率振蕩的機(jī)理,基于電氣轉(zhuǎn)矩分析法通過建立含靜止同步補(bǔ)償器的單機(jī)無窮大電網(wǎng)的機(jī)電尺度數(shù)學(xué)模型,分析了靜止同步補(bǔ)償器在電網(wǎng)功率振蕩抑制模式下影響同步發(fā)電機(jī)動態(tài)特性的物理機(jī)制,解釋了不同控制策略影響電網(wǎng)等效慣性系數(shù)、同步系數(shù)與阻尼系數(shù)的原理。研究結(jié)果表明:反饋同步機(jī)功角時,P、D控制器分別等效地改變系統(tǒng)的等效同步系數(shù)和等效阻尼系數(shù);反饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速時,P、I、D控制器則分別等效地改變系統(tǒng)的等效阻尼系數(shù)、同步系數(shù)、慣性系數(shù);上述動態(tài)參數(shù)均隨P、I、D控制器控制系數(shù)的增大而增加。為了充分發(fā)揮靜止同步補(bǔ)償器對電網(wǎng)功率振蕩的抑制作用,進(jìn)一步分析了影響振蕩抑制性能的關(guān)鍵因素及其作用規(guī)律,可為靜止同步補(bǔ)償器控制策略的分析和設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。仿真結(jié)果驗證了靜止同步補(bǔ)償器抑制電網(wǎng)功率振蕩機(jī)理分析結(jié)論的正確性。
【圖文】：

轉(zhuǎn)子搖擺現(xiàn)象。轉(zhuǎn)子搖擺運(yùn)動可用下述方程描述ｄδ／ｄｔ＝ω２Ｈｄω／ｄｔ＝Ｐｉｎ－Ｐｅ－Ｄ（ω－ωｓ｝）（１）式中：δ、ω分別為ＳＧ的功角、角頻率；ωｓ為同步角頻率；Ｈ、Ｄ分別為ＳＧ的慣性時間常數(shù)、阻尼系數(shù)；Ｐｉｎ、Ｐｅ分別為機(jī)械功率、電磁功率。ＳＧ的慣性時間常數(shù)（秒級）通常較大，電網(wǎng)發(fā)生功率振蕩時，振蕩周期通常較長。與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的電壓源型并網(wǎng)逆變器可通過快速無功控制，迫使處于振蕩過程中的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子迅速恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行。本文以圖１所示的ＳＴＡＴＣＯＭ接入單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型［５－８，１２，１７－１８］來分析無功控制抑制電網(wǎng)振蕩的工作原理以及具體的物理機(jī)制。圖１振蕩抑制模式下的ＳＴＡＴＣＯＭ控制策略出現(xiàn)功率振蕩現(xiàn)象時，可利用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)子位置信號或諸如發(fā)電機(jī)電磁功率之類的等效信號，來控制ＳＴＡＴＣＯＭ向電網(wǎng)注入大小可調(diào)的無功功率，因此注入點的電壓將實時可調(diào)，進(jìn)而改變ＳＧ的電磁功率Ｐｅ：當(dāng)ＳＧ的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時，增大ＳＧ的電磁功率；當(dāng)轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速１１３

西安交通大學(xué)學(xué)報第５１卷ｈｔｔｐ：∥ｚｋｘｂ．ｘｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ時，減小發(fā)電機(jī)的輸出功率以抑制功角的增大，通過上述運(yùn)行方式即可實現(xiàn)功率振蕩的快速抑制［１３－１６］。為了從數(shù)學(xué)模型上研究無功控制過程的機(jī)理，將圖１所示的物理系統(tǒng)簡化為圖２。ＳＧ用電動勢Ｅ∠δ串聯(lián)同步電抗Ｘ的簡化模型來表示，ＸＬ為傳輸線的等效電抗，且ＸＬ＝ｋＸ�？紤]到功率振蕩屬于機(jī)電時間尺度（秒級）的慢過程，而全控型ＰＷＭ逆變器的響應(yīng)速度非�？欤�，屬于毫秒級的電磁時間尺度的快過程，因此可將ＳＴＡＴＣＯＭ視為受控電流源，根據(jù)振蕩抑制模式的需要，輸出可控的電流Ｉｑ。若未特別說明，本文的物理量均指標(biāo)幺值。圖２ＳＴＡＴＣＯＭ接入單機(jī)無窮大系統(tǒng)模型圖２模型的相量圖如圖３所示。為了簡化分析過程，假設(shè)Ｅ、Ｕ恒定不變，且Ｅ＝Ｕ。圖３系統(tǒng)模型的相量圖ＳＴＡＴＣＯＭ穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，通過向系統(tǒng)注入無功功率來影響注入點的電壓Ｖ，進(jìn)而影響ＳＧ的電磁功率。在圖２所示的電路模型中，ＳＧ輸出的電磁功率為Ｐｅ＝ＥＶｓｉｎα／Ｘ（２）無窮大電網(wǎng)吸收的有功功率為Ｐ∞＝ＶＵｓｉｎβ／ｋＸ（３）分析ＳＧ的靜態(tài)穩(wěn)定性及其動態(tài)失穩(wěn)機(jī)制時，常用其線性化模型（也稱為增量方程），即ｄΔδ／ｄｔ＝Δω２ＨｄΔω／ｄｔ＝ΔＰｉｎ－ΔＰｅ－ＤΔ｝ω（４）假定原動機(jī)的輸入功率保持恒定，即ΔＰｉｎ＝０。將式（２）線性化并代入式（４）得到標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)方程ｄΔδ／ｄｔ＝ΔωＴＪｄΔω／ｄｔ＝－ＴＳΔδ－ＴＤΔ｝ω（５）式中：ＴＪ、ＴＳ、ＴＤ為表征系統(tǒng)慣性水平、同步

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王瑩;束洪春;;靜止同步補(bǔ)償器的仿真研究[J];云南電力技術(shù);2009年04期

2 張青林;;靜止同步補(bǔ)償器控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];計算機(jī)測量與控制;2011年11期

3 袁愿;李志錦;劉浩;;靜止同步補(bǔ)償器運(yùn)行與維護(hù)[J];云南電力技術(shù);2013年05期

4 張敏,朱紅萍,王俊年,劉孫賢;靜止同步補(bǔ)償器的非線性魯棒H_∞控制[J];電工技術(shù)學(xué)報;2005年05期

5 李紅;;一種改進(jìn)的靜止同步補(bǔ)償器[J];江蘇電機(jī)工程;2006年06期

6 茅靖峰;孫玉坤;;一種采用多重化結(jié)構(gòu)的靜止同步補(bǔ)償器主電路[J];低壓電器;2007年03期

7 同向前;焦妍瑩;申煒;;靜止同步補(bǔ)償器濾波電感的選擇[J];電力電子技術(shù);2007年02期

8 趙劉;張小聰;;基于帶前饋閉環(huán)控制的靜止同步補(bǔ)償器分析及仿真[J];江蘇電器;2007年02期

9 許軍山;張超武;曾賢虎;;靜止同步補(bǔ)償器原理與應(yīng)用研究[J];移動電源與車輛;2007年02期

10 金玉潔;毛承雄;王丹;曾杰;;靜止同步補(bǔ)償器的最優(yōu)控制策略[J];電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報;2007年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張敏;周少武;羅安;;靜止同步補(bǔ)償器的非線性魯棒H_∞控制[A];湖南省電工技術(shù)學(xué)會第七次會員代表大會暨2004學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

2 趙慶亮;趙瑞雪;陳宗祥;;靜止同步補(bǔ)償器三種電流檢測方法的研究與仿真[A];第七屆中國高校電力電子與電力傳動學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

3 徐晨;戴珂;陳晶晶;彭繁;康勇;;基于分散控制的級聯(lián)型靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電壓均衡控制[A];第二屆全國電能質(zhì)量學(xué)術(shù)會議暨電能質(zhì)量行業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2011年

4 鄭宏;陳靈奎;郭凱;;大容量鏈?zhǔn)届o止同步補(bǔ)償器的非線性雙輸出解耦控制[A];2009年中國智能自動化會議論文集（第八分冊）[控制理論與應(yīng)用（專刊）][C];2009年

5 孟燕妮;張賢洪;楊曉萍;;配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器(DSTATCOM)控制方法的仿真研究[A];湖北省電工技術(shù)學(xué)會2004年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

6 桂子娟;;考慮靜止同步補(bǔ)償器的Matlab風(fēng)力發(fā)電動態(tài)仿真分析[A];2012年云南電力技術(shù)論壇論文集（文摘部分）[C];2012年

7 薛艷紅;胡立坤;;基于粒子群優(yōu)化的配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器PI控制器整定[A];中南六�。▍^(qū)）自動化學(xué)會第二十九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

8 任明煒;嵇小輔;;實現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償功能的混合電源控制系統(tǒng)[A];2011年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議論文集（第一分冊）[C];2011年

9 劉闖;王建元;李盛楠;邵春雨;;區(qū)域間功率振蕩的相關(guān)性分析[A];中國高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十四屆學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2008年

10 王飛;張文成;;發(fā)耳電廠600MW機(jī)組運(yùn)行中有功功率波動分析[A];發(fā)耳電廠4×600MW機(jī)組工程施工論文總結(jié)匯編[C];2010年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 紀(jì)永新;莫讓振蕩再“忽悠”[N];中國電力報;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 楊昆;鏈?zhǔn)脚潆娋W(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 何志興;級聯(lián)多電平靜止同步補(bǔ)償器關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2016年

3 楊曉萍;配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器不平衡控制策略研究及系統(tǒng)設(shè)計[D];西安理工大學(xué);2009年

4 茅靖峰;靜止同步補(bǔ)償器滑模變結(jié)構(gòu)控制及數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計[D];江蘇大學(xué);2008年

5 榮飛;配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2008年

6 張新聞;配電網(wǎng)電壓質(zhì)量控制器的參數(shù)設(shè)計方法與控制策略研究[D];西安理工大學(xué);2016年

7 韓志勇;電力系統(tǒng)機(jī)網(wǎng)動態(tài)安全穩(wěn)定的研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 許傳明;靜止同步補(bǔ)償器控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

2 閆志強(qiáng);級聯(lián)多電平靜止同步補(bǔ)償器及其控制技術(shù)的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

3 王偉明;級聯(lián)H橋靜止同步補(bǔ)償器關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計[D];西安電子科技大學(xué);2014年

4 趙磊;分布式并聯(lián)運(yùn)行的靜止同步補(bǔ)償器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2013年

5 師賀;基于交—交直接變換技術(shù)的靜止同步補(bǔ)償器研究[D];南京理工大學(xué);2017年

6 許秀娟;模塊化多電平靜止同步補(bǔ)償器參數(shù)設(shè)計及運(yùn)行控制研究[D];江蘇大學(xué);2017年

7 代亞培;配電靜止同步補(bǔ)償器若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];湖南大學(xué);2010年

8 黃小梅;民用建筑供電系統(tǒng)靜止同步補(bǔ)償器的研究[D];山東建筑大學(xué);2010年

9 楊鑫;基于微分博弈理論的靜止同步補(bǔ)償器協(xié)同控制[D];華南理工大學(xué);2015年

10 歐劍波;配電靜止同步補(bǔ)償器關(guān)鍵技術(shù)研究和裝置的研制[D];湖南大學(xué);2008年

本文編號：2578258