限流式統(tǒng)一潮流控制器樣機設(shè)計與實驗.pdf

1、電力系統(tǒng)經(jīng)過不斷的變革和發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，其在發(fā)展的同時對系統(tǒng)提出了更高的要求。限流式UPFC作為兼顧線路輸電能力、系統(tǒng)穩(wěn)定運行和限制系統(tǒng)短路電流水平的新一代柔性交流輸電裝置，受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，重點研究限流式UPFC在樣機設(shè)計中的關(guān)鍵問題。
　　首先，討論傳統(tǒng)UPFC、限流式UPFC及其優(yōu)化拓?fù)涞睦碚摶A(chǔ)。分析討論了傳統(tǒng)UPFC的工作原理和數(shù)學(xué)模型，及其對輸電系統(tǒng)功率特性的影

2、響。接著討論本課題組提出的具有短路限流功能的限流式UPFC，詳細(xì)分析了其限流動態(tài)過程，并由此建立其數(shù)學(xué)模型。在上述基礎(chǔ)上分別提出基于諧振關(guān)斷控制、基于故障電流控制和基于模塊化多電平換流器的限流式UPFC，它們分別能夠加快故障后的切斷速度、控制短路電流以及提升輸出波形質(zhì)量等，并進(jìn)行了對比仿真研究。同時討論了限流式UPFC對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響，并在三機九節(jié)點系統(tǒng)中進(jìn)行仿真。
　　其次，討論限流式UPFC實驗樣機設(shè)計中保護(hù)系統(tǒng)、控制系

3、統(tǒng)的設(shè)計。詳細(xì)分析了限流式UPFC在實際工程應(yīng)用中不加保護(hù)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的啟動進(jìn)線過流和串聯(lián)側(cè)輸出過壓的問題，并針對上述潛在風(fēng)險，設(shè)計了自動動作、沒有時延的進(jìn)線過流保護(hù)電路和輸出過壓保護(hù)電路，分別進(jìn)行了對比仿真和實驗，驗證保護(hù)電路的重要性以及可靠性;以三相對稱系統(tǒng)的空間矢量為基礎(chǔ)，分別推導(dǎo)了三相靜止坐標(biāo)系的兩相靜止坐標(biāo)系（αβ坐標(biāo)系）表示與克拉克(Clark)變換、兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系)表示與派克(Park)變換、相應(yīng)坐標(biāo)系下的三相

4、瞬時功率表示以及三相鎖相環(huán)技術(shù)等理論，以上述理論為基礎(chǔ)，討論了限流式UPFC基于雙環(huán)控制的換流站級控制和基于SPWM和SVPWM的閥組級控制。討論了FCL模塊的續(xù)流、逆變以及逆變續(xù)流混合這三種瞬斷控制方式及它們的優(yōu)缺點，并分析了兩者在啟動、正常運行、故障限流、停機等工作狀態(tài)下的協(xié)調(diào)控制策略，以保證裝置的穩(wěn)定運行。
　　最后，以10kV實驗樣機為例討論了限流式UPFC實驗系統(tǒng)的設(shè)計，對限流式UPFC中的關(guān)鍵設(shè)備直流電容和限流電抗的參