用于UPFC的串、并聯雙變流器控制策略研究.pdf

1、本文對用于UPFC的串、并聯雙變流器控制策略進行了研究。文章針對目前UPFC研究中存在的問題，進行了以下六個方面的工作。首先，本文詳細分析了UPFC系統(tǒng)在潮流調節(jié)的過程中各部分吸收、發(fā)出有功/無功功率的變化情況，并首次在三維空間中繪出了各部分的功率運行曲面，為有效選取UPFC各部分的功率容量和判斷潮流控制方案的可行性提供了一個直觀的手段。通過觀察UPFC輸出側線路潮流的運行曲面，可以發(fā)現功率曲面上的每一個運行點都是唯一的與一個UPFC串

2、聯輸出電壓相對應的。但對于UPFC串聯部分注入電網的功率而言，一定的功率運行點可能對應多個串聯輸出電壓。因此只能通過控制UPFC串聯輸出電壓來控制線路傳輸功率潮流。通過對UPFC電壓控制特性的討論得出，為了維持UPFC輸入端電壓恒定必須由其并聯部分補償適當的無功功率，其關系近似呈一種線性關系。同時分析表明，在UPFC輸入端電壓幅值維持不變的情況下，UPFC輸出端線路無功傳輸潮流的變化和UPFC串聯部分吸收的無功功率實際上是由UPFC的并

3、聯部分提供的；UPFC端電壓幅值的控制既可以從并聯側控制也可以從串聯側控制，同樣線路傳輸無功潮流也可以有兩種不同的控制手段。其次，針對UPFC并聯變換器的運行要求，指出了其主電路參數選取過程中應注意的問題并給出了一套有效的主電路參數設計方案。通過選擇合適的電路參數可以使得并聯部分更容易達到相應的控制目標，為整個UPFC系統(tǒng)的平穩(wěn)運行提供了保證。在此基礎上，本文給出了相應的解耦控制方案和控制器設計方法并針對并聯變換器單獨作為STATCOM

4、運行的情況討論了幾種不同的電壓控制模式及效果。此外，還討論了SSSC和DVR的控制系統(tǒng)及其在實際系統(tǒng)中平滑切入電網的過程，并通過建立SSSC的小信號模型設計出相應的SSSC直流母線電壓控制器。實驗結果表明了所設計的控制系統(tǒng)具有良好的性能。SSSC到底會不會引發(fā)次同步振蕩？目前有不同的說法，本文通過分析和實驗表明SSSC在阻抗模擬模式下若控制不適當則有可能引發(fā)次同步諧振。最后，本文對目前所提出的幾種主要UPFC潮流控制方法做出了詳細的分析

5、和比較，并通過仿真和實驗進行了驗證。結果表明采用交叉耦合控制方案的UPFC系統(tǒng)潮流控制動態(tài)響應較慢，但潮流控制過程中有功、無功潮流控制相互影響較小。而采用交叉解耦控制的UPFC系統(tǒng)能得到較好的動態(tài)潮流控制能力，但潮流控制的過程中會引起較大的耦合潮流波動。協調控制實際上是對于并聯變換部分加上適當的前饋有功、無功指令，從而改善UPFC系統(tǒng)的動態(tài)端電壓和直流母線電壓控制能力，但對于無功潮流的動態(tài)調節(jié)性能沒有改善作用?；诶碚摲治觯疚氖状翁岢?/p>

6、了一種有別于以上傳統(tǒng)UPFC潮流控制方案的新思路，在這種控制方案中UPFC的并聯部分被用來控制UPFC直流母線電壓和線路傳輸無功潮流，而串聯部分被用來控制線路傳輸有功潮流和UPFC輸入端電壓。由于串聯部分直接控制UPFC輸入端電壓，就像一個具有有功潮流控制能力的DVR，因此在潮流變化時可以獲得更小的電壓波動。同時，由于通過控制并聯部分的無功輸出來直接控制線路無功潮流，因此可以得到更快的無功潮流控制能力。仿真和實驗表明了這種控制方案的可行

7、性，雖然這種方案對線路傳輸有功潮流控制的動態(tài)性能沒有改善，但其無功潮流控制動態(tài)效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的交叉耦合控制且在調節(jié)過程中不會引起較大的有功潮流波動。此外，分析表明這種控制方案對線路參數的變化不敏感，因此在不能精確知道線路阻抗的情況下，這種新型的UPFC潮流控制方案是一種有效改善潮流控制動態(tài)特性的選擇。本文建立了UPFC硬件實驗系統(tǒng)，并在國內首先對UPFC調節(jié)線路潮流的各種控制方案進行了實驗研究，得到了大量有效的實驗結果，對UPFC的控制