基于静止同步串联补偿器和背靠背变换器的两种软开关仿真及性能研究

摘要

分布式发电凭借着自身的环保性、经济性和灵活性逐渐成为了当前电力系统的一个重要组成部分。一方面它优化了传统电力系统的供电结构，但另一方面它也给电力系统引入了新的问题，如在接入分布式电源后电网母线电压升高甚至超过临界值等。因此需要引入更加高效可靠的潮流控制方法来管理接入电网的分布式电源。配电系统层面的软开关技术开始引起广泛硏究，该技术可以在避免重构现有网络的情况下提高配电网消纳分布式电源的能力。软开关的常用结构为背靠背变换器，为降低软开关装置的建造成本和运行成本，本文提出用开关器件更少且运行功耗更低的静止同步串联补偿器(SSSC)作为软开关来控制线路潮流和电压，并对SSSC和背靠背变换器这两种软开关装置进行仿真和性能研究。　　SSSC裝置主要由三相电压型逆变器、滤波器和耦合变压器组成，与之进行比较的背靠背变换器由两个三相电压型变换器和一个储能电容组成。本文首先确定研究所用配电网模型结构、两种软开关装置结构与参数、控制方案。然后对SSSC和背靠背变换器的工作原理进行介绍，在此基础上建立两种软开关装置在dq0坐标系下的数学模型，并根据该数学模型设计对应的控制策略。接下来对两种软开关装置的潮流控制进行研究，包括两种软开关的控制器设计。其中背靠背变换器的整流侧采取双环控制，即直流母线电压外环控制和线路电流内环控制，逆变侧采取电流控制；SSSC与背靠背的整流侧类似，采取双环控制加上直流母线电压控制。在Simulink仿真中通过所给控制策略实现了10kV配电系统中相邻馈线间的负载平衡，同时合理消纳了分布式电源。最后，根据两种软开关装置采用的开关器件数量和不同负载情况下二者的功率损耗可计算出两种装置的建造成本和运行成本，验证SSSC装置低成本的优势。

目录

1绪 论

1.1课题的研究背景和意义

1.2国内外相关研究现状

1.3本文主要工作

2系统方案设计

2.1配电网模型及控制目标

2.2两种软开关结构

2.3软开关装置参数与成本

2.4控制方案设计

2.5研究环境

2.6本章小结

3 基本原理与数学建模

3.1 SSSC和PWM整流器基本原理

3.2数学模型分析

3.3本章小结

4装置潮流控制分析

4.1 SSSC方案控制器设计

4.2背靠背方案控制器设计

4.3仿真结果

4.4本章小结

5装置功率损耗及成本分析

5.1开关器件损耗分析

5.2 SPWM调制下两电平变换器功率器件损耗模型

5.3仿真结果

5.4成本分析

5.5本章小结

6 总结展望

6.1工作总结

6.2未来展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 学位论文数据集:

致谢