TCSC的控制策略及其仿真分析

可控串联补偿(TCSC)通过对晶闸管导通角进行精确快速地控制，以实现对其等值电抗灵活、连续、平滑地调节，因而其为柔性交流输电系统(FACTS)中，一种比较成熟和应用较为广泛的技术。 首先，本文综述了TCSC的发展及研究现状，分析总结了TCSC的基本结构、运行原理、工作模式的特点、基频阻抗特性及工作特性。 其次，研究分析了TCSC的稳态特性与暂态特性。得出了TCSC的稳态阻抗模型，分析了TCSC的谐振问题，对TCSC在四个工作模式下的稳态运行特点进行了详细地仿真分析，并且对比了TCSC分别以电容电压和线路电流作为同步信号时，容性区阻抗阶跃响应过程的特性。 再次，由于不同性质阻抗间的跃变会使暂态过程强烈，因此对TCSC的模式切换速度，以及动态过程的平稳性的研究具有重要的意义。为此，本文提出了几种有效的TCSC工作模式切换的方法。 此外，本文在模糊理论及常规PID阻抗控制的基础上，设计了TCSC模糊PID阻抗控制器。并且，通过加入免疫反馈环节，进一步提出了TCSC模糊免疫PID阻抗控制方式。仿真结果证明，该控制方式在响应各种阻抗阶跃命令时，具有更小的超调、更快的响应速度，以及更好的跟踪性能，可基本实现系统的无差控制。 最后，对不含TCSC与含有TCSC的单相，以及三相电力系统进行了详细地稳态和暂态仿真，以研究其对电力系统的影响。此外，将所研究的TCSC阻抗控制方式应用到电力系统当中，对比分析其在电力系统运行中所发挥的作用。仿真结果表明，TCSC在增大线路的输送能力，提高电力系统暂态稳定性，以及阻尼功率振荡方面，都具有十分重要的作用。此外还可看出，阻抗控制方式的不同对其作用的影响是显著的。相比于常规PID与模糊PID控制方式，本文所研究的TCSC模糊免疫PID阻抗控制方式是最具有优越性的。