基于CSC的基于IPFC的电能质量问题的真实功率和无功功率协调仿真

S.Devi¹, V.Suvitha², E.Mageswari^3., M.Yuvaleela⁴

帕拉优沙理工学院电子工程学系助理教授管理，印度泰米尔纳德邦
帕拉优沙理工学院电子电子工程系一级助理教授管理，印度泰米尔纳德邦
帕拉优沙理工学院电子电子工程系一级助理教授管理，印度泰米尔纳德邦
帕拉优沙理工学院电子工程学系助理教授管理，印度泰米尔纳德邦

摘要

与建设新的输电线路相比，FACTS技术可以以最小的基础设施投资、环境影响和实施时间改善输电系统的运行。FACTS提供了必要的传输函数修正，以便有效地利用现有的传输系统，从而最大限度地缩小稳定性和热水平之间的差距。Interline Power Flow Controller(IPFC)是一种基于电压源变换器(VSC)的FACTS控制器，用于控制变电站多线系统的功率。IPFC的主要目的是验证两条或多条线路之间的功率传输能力，并建立拟议的电压调节功能。提出了一种基于IPFC的电流源变换器拓扑结构。在这种结构中，直流侧电流被调节到一个大于最大线路电流峰值的值。注入电压根据期望的无功补偿和管理主线有功潮流来控制。将注入电压的解耦状态反馈控制与分离的直流电流控制应用于该系统。利用Matlab程序对所提出的IPFC进行了仿真。

关键字

IPFC, CSC，线性模型，非线性模型

介绍

可以直接控制影响其性能的三个主要变量是电压、角度和阻抗。电能质量主要受电压跌落、谐波、电压波动、闪变和瞬变的影响。基于VSC的补偿器和潮流控制器系列包括静态同步串联补偿器(STATCOM)、静态同步串联补偿器(SSSC)、统一潮流控制器(UPFC)和线间潮流控制器(IPFC)。FACTS控制器可以通过电压源转换器(VSC)或电流源转换器(CSC)来实现。但是，在本文中，选择CSC而不是VSC的优点是，由于输入电流保持恒定，开关设备的漏电或跨源短路不会是一个严重的问题，功率设备的峰值电流是有限的，大型直流链路滤波器作为限流器，使保护保险丝更容易应用。IPFC除对每条线路进行独立可控的无功补偿外，还具有在补偿线路之间传递实功率的能力。这种能力可以平衡线路之间的真实和无功功率流，将电力需求从过载转移到欠载线路，以补偿电阻线路电压下降和相应的无功线路功率，并提高补偿系统对动态扰动(如暂态稳定、谐波和功率振荡)的有效性。本文提出了一种基于电流源变换器拓扑结构的IPFC。为了简单起见，我们分析了只有两个CSC的IPFC，其中一个CSC称为主CSC，而另一个CSC称为从CSC，它为主CSC提供了适当的权力，使其只能调节一个变量。

文献调查

[1]Pranesh Rao, M.L. Crow，杨志平，“STATCOM控制在电力系统电压控制中的应用”，《电力工程学报》，第15卷，第4期，2000年10月，第1311-1317页。

我[2]。张勇，“固态同步电压源对交流输电线路的动态补偿”，《电力工程学报》，第9卷，第1期。1994年4月2日，第904-911页。

[3] Hingorani.N。G, Gyugyi。《理解事实设备》，IEEE出版社2000年版。

[4] Laszlo Gyugyi, Kalyan K.Sen, Colin D. Schauder，“线路间潮流控制器概念:输电系统潮流管理的新方法”，IEEE Trans。功率输出,第九卷,第三,页。1115 - 1123年,1999年。

基于ipfc的CSC实、无功功率协调仿真

基于CSC的IPFC仿真电路图如图1所示。它通过三个单变压器与传输线串联。每个变压器的一次侧与传输线串联。变压器二次侧采用Y形连接。IPFC控制系统的主要功能是直流侧电流调节，并引入适当的控制信号，与交流电力系统交换所需的有功和无功功率。在图1中，将变压器建模为理想变压器和R-L阻抗的组合。串联CSC通过串联耦合变压器将输出电压注入传输线。本文利用IPFC的注入电压源模型进行基频研究，通过调节其输出电压的幅值和角度，可以改变线路的有功功率和无功功率。

CSC可以由三电平SPWM技术[7]控制，在这种情况下，它表现为一个三相线性功率放大器。三级SPWM控制下的CSC可建模为:

测试系统及结果

用Matlab建模的试验动力系统(图1)由两个相同的传动系统组成。模拟电力系统由输电线的发送端和接收端两个电压源组成。测试系统参数在附录中给出

图2-10显示了主线和从线在线性和非线性负载下的系统响应。

结论

本文提出了一种基于电流源转换器(CSC)拓扑结构的IPFC。推导了系统的动力学模型，并将其分为线性部分和非线性部分。线性部分由解耦状态反馈控制器控制在一个内环内。非线性部分由PI控制器控制在外环的直流侧电流。利用Matlab仿真程序对IPFC的稳态性能进行了评估。

附录

系统数据参考Pbase=25MVA, Vbase=3.3KV。值Ldc-30mh, f=50Hz, RL1=RL2=RL3=10Ω， LL1=LL2=LL3=30mH, RL Load = 500 Ω， 80mH。

参考文献

Pranesh Rao, M.L. Crow，杨志平，“STATCOM控制在电力系统电压控制中的应用”，《电力工程学报》，第15卷，第4期，2000年10月，第1311-1317页。
张勇，“基于固态同步电压源的交流输电线路动态补偿”，《电力工程学报》，第9卷，第1期。1994年4月2日，第904-911页。
Hingorani.N。G, Gyugyi。《理解事实设备》，IEEE出版社2000年版。
Laszlo Gyugyi, Kalyan K.Sen, Colin D. Schauder，“线路间潮流控制器概念:输电系统潮流管理的新方法”，IEEE Trans。功率输出,第九卷,第三,pp.1115 - 1123, 1999。
L.Gyugyi, k.k.sen, C.D.Schauder，“线路间潮流控制器的概念:输电系统潮流管理的一种新方法”，IEEE/PES夏季会议，论文第1号。PE316-PWRD-0-07-1998，圣地亚哥，1998年7月。
陈建宏，Tijing T.Lie, D.M.Vilathgamuwa，“线间潮流控制器的设计”，第14届PSCC，塞维利亚，西班牙，2002年6月24-28日。
王旭，“脉冲宽度调制技术的进展”，麦吉尔大学电气工程系博士论文，1993年3月。