主动阻尼的机理分析与优化方案

由前面分析可知，SSSC的次频电抗在某些频率下会呈现容性，因此用于线路补偿时可能会和线路电抗在次同步频率下发生串联谐振，虽然SSSC能够提供比同等补偿容量的FSC更大的阻尼，但是其仍不能从根本上解决SSO问题。另外，鉴于SSSC成本较高，为了充分利用SSSC优良的动态调节性能，又能降低工程的造价，工程应用中可以考虑采用FSC与SSSC串联的混合型SSSC装置（Hybrid SSSC，H-SSSC）用于系统的潮流控制，但是此时由于H-SSSC中由于引入了FSC补偿，FSC的负阻尼作用却可能会导致SSO问题更为严重。可见，仅仅依靠SSSC自身控制无法有效地解决SSO问题。

由SSO发生的机理可知，当发电机组发生轴系扭振时，电气系统会产生相应的次同步和超同步电流；此时如果在系统注入与此电流分量相位相反的次同步和超同步电流，SSO就能得到有效地抑制。另一方面，基于全控型器件的SSSC响应速度快，输出电压幅值和相位可控，引入附加控制后能够输出相位和幅值可控的次同步电压，进而产生相应的次同步电流。因此，可以考虑为SSSC配置附加次同步阻尼控制器，在系统中注入幅值、频率和相位合适的次同步电压去抵消原有的次同步电流，主动阻尼SSSC自身或H-SSSC引发的SSO问题。

下面对SSSC主动阻尼SSO的机理进行分析。

定电压运行方式下，SSSC注入线路的电压为

式中，U_ref为SSSC注入的电压幅值参考值；ω₀为基波频率；θ_ref为电压的初相位参考值；U_else为电压特征谐波分量。

图5-49 配置附加次同步阻尼控制器后SSSC的控制框图

为使SSSC能够输出次同步频率的电流，需要在其已有的控制器上加附加次同步阻尼控制器，如图5-49所示。(www.xing528.com)

配置附加次同步阻尼控制器后，在电压幅值参考值U_ref加入频率为ω_m的次同步频率分量，即对U_ref进行次同步频率为ω_m的调制，则此时电压幅值参考值U′_ref为

U′_ref=U_ref+U_msin（ω_mt+θ_m） （5-13）

式中，U_m、θ_m分别为加入的次同步分量的幅值和初相位。

忽略电压特征谐波分量U_else，由式（5-12）和式（5-13）可求得，U_ref进行次同步频率为ω_m的调制后，SSSC注入到线路的电压为

式（5-14）右边包括3项，依次为电压的基波、次同步频率分量和超同步频率分量，其必将在系统中产生相应频率的电流分量。同理，定电抗运行方式下，对阻抗参考值X_ref进行频率为ω_m调制，也产生上述电流分量。

基于上述理论分析，从次同步电流相互抵消的角度出发，SSSC通过配置附加次同步阻尼控制器后对SSSC注入电压幅值参考值（恒电压运行方式下）或阻抗幅值参考值（恒阻抗运行方式下）进行次同步频率调制可以达到抑制SSO的目的。针对模态频率为ω_m的SSO，通过对SSSC电压幅值参考值或阻抗参考值进行振荡频率为ω_m的适当调制，产生的频率为ω₀±ω_m的次同步（超同步）电流分量将在机组轴系中形成频率为ω_m的次同步转矩。通过合理设置附加次同步阻尼控制的幅值和相位，可改变其所对应的次同步转矩的幅值和相位，从而抑制SSO。

参考文献[42-47]对SSSC抑制SSO的控制策略进行了研究，尽管所采用的仿真模型和附加次同步阻尼控制的设计思路有所不同，但都采用的基于SSSC主动阻尼SSO的思路，研究结果验证了采用SSSC主动阻尼SSO的有效性。