基于Matlab的TCSC建模与仿真研究
基于Matlab的TCSC建模与仿真研究
第17卷第5期
1O月
巾原T学院
JOURNALOFZHONGYUANINSTIT[ITEOFTECHNOLOGY
Vo1.17No.5
oct.,
文章编号:1671—6906()O5001604
基于Matlab的TCSC建模与仿真研究
董燕,朱永胜
(1.中原工学院,郑州450007;2.郑州大学电气工程学院,郑州450002)
摘要:采用Matlab/Simulink软件对基于晶闸管的可控串联补偿装置(TCSC)进行二次开发,建立了详细的TCSC模
块以及单机无穷大系统模型,进行动态仿真.结果表明TCSC在提高电力系统稳态传输功率,抑制阻尼,提高系统暂态稳
定性方面有很好的作用.
关键词:Matlab;TCSC;可控串补;仿真;
中图分类号:TM743文献标识码:A
基于晶闸管的可控串联补偿装置(ThyristorCon—
trolledSeriesCompensator,TCSC)是近年来串联补
偿新技术的代表,是灵活交流输电系统(FlexibleAC
TransmissionSystems,FACTS)的主要组成部分.由
于采用晶闸管代替传统串联补偿装置的机械开关,使
TCSC具有了几乎无限次,无磨损以及快速连续调节
的能力,在潮流控制,提高系统稳定性方面发挥着重要
作用.
Matlab提供的Simulink工具箱是一个用来对动
态系统进行建模,仿真和分析的软件包.从Matlab5.2
开始又加入了专门的电力系统模块,并最终定名为
SPS(SimPowerSystems).与其它电力系统分析软件
相比,Matlab以其友好的图形界面,丰富的工具箱
和强大的用户开发功能成为重要的电力系统分析仿真
软件.
目前国内常用的电力系统仿真工具有EMTP,
PsAsP等.在TCSC的建模方面,这几种软件大都把
TCSC处理成随控制参数变化的可变阻抗,没有体现
TCSC控制,触发以及晶闸管模块在具体仿真实例中
的作用,也就不能系统研究TCSC在电力系统中的应
用,有一定的局限性].本文根据TCSC的基本原理
与数学模型,利用Matlab/Simulink软件,并对其进行
二次开发,建立了详细的TCSC的模块,并在单机无
穷大系统中进行动态仿真.
收稿日期作者简介:董燕(1977一),女,甘肃秦安人,硕士生
1TCSC基本原理与数学模型
TCSC模块由一个串联电容器C和一个晶闸管控
制的电抗器I并联组成,如图1所示.其中断路器
(CB)和金属氧化物可变电阻器(M0V)是与串联电容
器一起安装的保护设备,用来控制电容器是否接入线
路和防止过电压.
图1TCSC模块
TCSC的.[作原理与具有可变电抗的并联IC电
路相似.在并联IC电路的电感支路中串联一对反并
联的晶闸管开关,通过适当地改变触发角改变晶闸管
支路电流,等效于改变了该支路的电抗值,从而改变了
TCSC的等效基波阻抗.TCSC模块的等效阻抗为(IC
回路):
第5期董燕等:基于Matlab的TCSC建模与仿真研究
1)ll1(1)
2Matlab仿真
通过改变叫L的大小,即可使整个并联回路体现容性
或者感性电抗.TCSC的基波电抗可通过理论计算得:
XTcsc—K口Xc(2)
其中:Xc一～,
Kp一1+×
『g一tgfiA)一卢一],l——上厶l
87c—a,—coOco,
可见,通过改变晶闸管的触发角a,可以改变X,
从而使线路等值阻抗成为可控参数,在一定控制策略作
用下,可以改变线路的潮流等电气量.其标幺值电抗
(X/)随触发角变化的特性如图2所示l6].
×
捌{I
,己
昌
图2TCSC的触发角a与rcs【=I的关系
TCSC的控制系统是装置的核心之一,而阻抗控
制作为系统的中层控制,直接反映TCSC跟随并反映
参考阻抗的能力.本文为了在Matlab中建模研究
TCSC在电力系统中的作用,采用定阻抗控制方法,其
基本模型如图3所示.
图3TCSC控制模型
仿真系统选取单机无穷大(SMIB)系统,其接线
图如图4所示.
(a)系统连接图
E
十
..
o--————__}—w——wn-—r_—m—:
(b)等效电路图
图4单机无穷大系统
2.1发电机与无穷大系统的仿真模型
发电机采用简化发电机模型,而Matlab将发电机
这种非线性元件近似用电流源模拟,所以发电机出口
不允许与电感元件直接串联,必须带负载.其转子运动
方程如下:
1r
jJ.m—T~)dr—KdAco(t)(3)
l叫(f)一Aco(f)+co0
其中,H为惯性时间常数,T,为机械转矩,T为
电磁转矩,K为阻尼系数.
无穷大系统采用大短路容量的电压源模拟,相角
为零.
2.2变压器和传输线路
Matlab中提
