SSSC控制策略实现静态解耦与多目标协同控制

SSSC装置的内环控制有两种，一种为只控制SSSC补偿电压，另外一种是既控制SSSC补偿电压又控制其直流侧的电容电压。第一种控制方式只控制SSSC装置的补偿电压，而对直流侧电容电压不控制，因此系统侧电压会随着SSSC装置的不同工作状态而变化。实际设计SSSC装置主电路时，为了降低装置的成本，主电路的器件特别是开关器件的电压裕量不可能太大，此时采用第一种方法就可能会出现在直流侧电容电压过高的状态下，影响SSSC主电路的安全。

图5-44为SSSC装置的既控制补偿电压又控制直流侧电容电压的内环控制框图。以线路电流为基准，SSSC需补偿电压的指令值U_{dq_ref}分解为有功分量U_{ref_d}和无功分量U_{ref_q}，实际输出电压U_inj也分解为有功分量U_{inj_d}和无功分量U_{inj_q}。将U_{inj_q}的绝对值与U_{inj_q}比较后经PI环节调节，得到SSSC内部补偿电压的无功分量指令值U^∗_q。直流侧电容电压的指令值U_dcref与实际的电容电压U_dc比较后，输出经PI环节再与U_{ref_d}比较后得到内部补偿电压的有功分量指令值U^∗_d。SSSC应补偿电压幅值的指令值U^∗_dq和U^∗_dq超前电流的角度指令值α^∗，可分别由式（5-10）和式（5-11）求得。将α^∗与电流瞬时相位相加，得到补偿电压的瞬时相位角θ^∗。U^∗_dq和θ^∗即是用于生成换流器全控器件的驱动信号。可以看出，采用上述控制策略，SSSC补偿电压的控制与直流侧电容电压的控制实现静态解耦，从而提高控制的响应速度。

图5-44 SSSC的内环控制(www.xing528.com)

SSSC外环控制是指根据SSSC需要具备的各种控制功能，综合形成内环控制中SSSC补偿电压的指令值。SSSC的主要功能是潮流控制，可以通过直接控制线路电流或者线路功率实现，也可以控制SSSC等效电抗或者补偿电压，间接实现潮流控制。如图5-45所示，外环控制中实现SSSC潮流控制有四种控制模式，分别为电抗补偿模式（X_dq）、电压补偿模式（U_dq）、电流补偿模式（I）和功率补偿模式（P），所对应的参考输入依次为X_{dq_ref}、U_{dq_ref}、I_{_ref}和P_{_ref}。根据系统的实际需要，SSSC可以选择相应工作模式。在完成潮流控制等主要功能的同时，SSSC外环控制还包括一些辅助控制功能，主要包括阻尼功率振荡、增强系统暂态稳定性和抑制SSO，其中前两种辅助功能的控制信号为系统频率变化Δf（t）和系统潮流P，抑制次同步振荡的辅助控制信号为Δf（t）和远端发电机转速变化量Δω（t）。因为增强系统稳定性的辅助功能要求系统能够快速响应，为避免PI控制器引入的延时性，所以直接将其输出信号叠加到PI控制器的输出端，直接参与形成内环参考电压的过程。而阻尼功率振荡和抑制SSO的输出指令既可以参与PI控制器的调节过程，在系统需要快速阻尼时，也可以直接参与形成内环参考电压。图5-45的SSSC外环控制系统具有多个控制目标，充分发挥了SSSC的功能。实际应用中可能出现系统紧急情况下控制目标和参考输入之间相互矛盾的情况，因此，必须综合考虑系统在各种运行条件下的情况，为SSSC设计一套具有多目标协同的控制策略^[2]。

图5-45 SSSC外环控制