摘 要

静止同步串联补偿器（SSSC)是一种调节线路传输功率的装置，是柔性交流输电系统(FACTS)家族中重要的一部分，可以提高电力系统阻抗，同时也避免引起电力系统振荡。

静止同步串联补偿器在容性补偿下提高电力系统输送有功功率的能力。在高压输电线路中串联合适容量的SSSC可以提高输电效率，并且SSSC不会改变原有的电路结构，方便应用于现有输电线路中。

本文简单的介绍了SSSC的研究背景及现状。通过对SSSC基本原理及拓扑结构的研究，得到多电平逆变器由于结构简单便于控制等优点更适合用于SSSC装置中。通过几种多电平逆变器控制技术的分析比较，得出载波移相PWM技术是最适合SSSC装置的控制技术。建立数学模型分析SSSC对电力系统有功功率、无功功率、线路电流的影响。最后用PSCAD仿真软件对加入SSSC的输电线路进行仿真，分析仿真结果得到该串联补偿装置能有效增加电网输送的有功功率，提高功率因数。

关键词：柔性交流输电系统；静止同步串联补偿器；H桥级联；多电平逆变器；

Abstract

Static Synchronous Series Compensator is a device for adjusting the transmission power. It is an important part of the flexible AC transmission system family.It can improve the power system impedance and avoid causing power system oscillation.

The static synchronous series compensator improves the ability of the power system to transmit active power under capacitive compensation. In the high voltage transmission line in series with the appropriate capacity of the SSSC can improve the transmission efficiency, and SSSC will not change the original circuit structure, easy to apply to existing transmission lines.

This thesis briefly introduces the research background and current situation of SSSC. Through the study of the basic principle and topology of SSSC, it is more suitable for multi-level inverter to be used in SSSC device because of its simple structure and easy control. Through the analysis and comparison of several multi-level inverter control techniques, it is concluded that the carrier phase shifting PWM technique is the most suitable control technique for SSSC devices. The influence of SSSC on active power, reactive power and line current of power system is analyzed by using the formula. The mathematical model is established, and the function of SSSC is further proved by digital and formula. Finally, the PSCAD simulation software is used to simulate the transmission line of SSSC. The simulation results show that the series compensation device is feasible, the power transmission power is increased and the power factor is greatly improved.

Key words: flexible AC transmission system; static synchronous series compensator; H-bridge cascade; multi-level inverter;

目录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 研究背景及意义 1

1.4 SSSC研究现状 3

1.5本文主要工作 3

第二章 SSSC的工作原理 4

2.1 SSSC的基本结构及工作原理 4

2.2 SSSC的特点 6

2.3本章小结 6

第三章SSSC主电路结构及数学模型 7

3.1 SSSC拓扑结构研究现状 7

3.2 SSSC主电路拓扑结构 7

3.2.1多电平逆变器拓扑结构 7

3.2.2 多电平逆变器调制策略 8

3.2.3 H桥逆变电路工作原理 12

3.3 H桥级联SSSC的数学模型 14

3.4 SSSC改善线路传输能力的基本原理 16

3.4.1 调节线路电流 16

3.4.2 调节线路的输送功率 18

3.5本章小结 18

第四章输电线路SSSC仿真 19

4.1 SSSC工作模式 19

4.1.1恒电压补偿模式 19

4.1.2恒阻抗补偿模式 19

4.2输电线路SSSC仿真 20

4.3本章小结 24

第五章 结论与展望 25

参考文献 26

致谢 27

绪论

1.1引言

电力系统逐渐形成复杂的网络结构，再加上我国资源的分布不均，电网互联是目前能够解决经济效益和环保问题的关键方法。大功率的电力电子装置被广泛的应用于配电网中，通过调节柔性交流输电系统设备虽然提高了系统的稳定性，但是系统的功率因数也随之降低，电能的质量也有所下降，怎样提高电能的输送质量成了近来研究的热点。传统的补偿装置虽然可以补偿线路中的无功功率，但是其开关器件会发出较多的谐波分量，对电网的稳定性产生了较大的威胁，本文研究的静止同步串联补偿器就是针对电网稳定性和电能质量问题的^[1]。

1.2 研究背景及意义

柔性交流输电技术（FACTS）^[2]的出现使交流输电能够灵活的被控制，满足了人们日益增长的电力需求，给高压输电新用户带来了机遇和新挑战，是尽快实现电力系统经济、安全、综合控制的较好的手段，为使复杂的电力系统稳定优质运行，使用FACTS装置是一种非常好的方法。在FACTS技术中，这些元件是目前研究较多也是大家熟知的比如STATCOM、TCSC、SSSC、UPFC，它们的基本原理都是通过串联或并联电容电感来调节线路阻抗，从而达到调节线路有功或无功的目的。

其中静止同步补偿器（STATCOM）是比较早的投入现实使用的并联型FACTS装置，理论分析得出，STATCOM连接在线路的中间时，能最大的调节线路的有功功率，很好的实现稳定系统电压。目前我们的最有前景的研究方式就是改变其控制电路，常用的PWM控制效果相对较好，好的控制电路对其稳定线路有很大的影响。