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分布式潮流控制器对系统功率控制的研究

更新时间：2019-12-24 17:52:15 大小：925K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：分布式潮流控制器 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

为了深入研究分布式潮流控制器对系统功率控制的特性,得出分布式潮流控制器的串并联等效模型,给出分布式潮流控制器的控制系统.采用分布式静止无功补偿器单相等效电压源建模的方法对分布式功率潮流控制器的基波和三次谐波分别建立了系统模型,并建立了串并联变流器交换的三次谐波有功功率与直流电容的数学模型.基于该等效模型,推导了分布式潮流控制器的最大功率调控范围,设计了以串联侧基波电压为控制变量、线路有功无功为控制目标的串联侧基波控制器,得出了以三次谐波电压为控制变量、直流电压为控制目标的控制器.静动态仿真研究表明,所提出的分布式潮流控制器的数学模型和控制系统是正确的,为分布式潮流控制器的进一步研究提供了理论依据.

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No．16

V01．40

第40卷第16期

力系保与控期

1Q!!生!旦! 旦

里竺!!!璺z!!!翌!!!!!!!i竺璺竺皇里旦翌!!竺!

竺曼：! ： Q!

分布式潮流控制器系功率控制的研究

唐 1，俊1，宣 2，袁 1，王少荣3

(1．武理工大学自化学院，湖北武 430070； 2．宁夏天冶金有限公司，宁夏川750001；

3．中科技大学气工程学院，湖北武 430070)

摘要：了深入研究分布式潮流控制器系功率控制的特性，得出分布式潮流控制器的串并等效模型，出分布式潮流

控制器的控制系。采用分布式静止无功器相等效源建模的方法分布式功率潮流控制器的基波和三次波分

建立了系模型，并建立了串并流器交的三次波有功功率与直流容的数学模型。基于等效模型，推了分布式

潮流控制器的最大功率控范，了以串基波

控制量、路有功无功控制目的串基波控制器，得

出了以三次波控制量、直流控制目的控制器。静仿真研究表明，所提出的分布式潮流控制器的数学

模型和控制系是正确的，分布式潮流控制器的一步研究提供了理依据。

关：分布式潮流控制器；流器；基波；三次波；源等效模型；控制器；仿真

of the

the distributed

control

flow controller

Study

power

ability

power

TANG _{Ai．hon91，LU}

Junl，XUAN Jian2，YUAN Weil，WANG

Shao．ron93

(1．Automation School，Wuhan

430070，China；2．Ningxia Tianjing Metallurgical，Ltd，Yinchuan

University ofTechnology,Wuhan

ofElectric

ofScience and

430070，China)

Technology,Wuhan

750001，China；3．College

Engineering，Huazhong University

the

Abstract：For the sake of

the

control

distributed

flow controller．we obtain the

ability

researching

power

series-parallel

model

the

flow

method of

controller．The distributed static series

and

control

the distributed

equivalent

present

systems

power

source

to construct the mathematic model of the distributed

modeling

compensator single

equivalent voltage

adopted

power

phase

flow controller．both for the fundamental harmonic and the

harmonic．The mathematic model of the DC

triple frequency

capacitor

and the

harmonic

between the shunt and the series converter iS established．The

active

power

triple frequency

exchanged

regulation

with the

of the

controller

series side controller iS

scale of the maximum

distributed

flow

iS deduced．The

power

designed

power

harmonic

and the control

of active or reactive

then

circuit．and

controller is

control variable of sedes side fundamental

with

voltage

target

variable．and the DC _voltagethe control and

target．The dynamic

the

harmonic

control

designed

voltage

triple frequency

the

model and the control

will be USeful for future

the

static simulation results

correctness of

mathematic

verify

distributed

system．This

research ofthe

flow

controller．

power

WOrk

Natural

Science Foundation

This

National

flow

supported by

ofChina(No．51177114)．

words：distributed

source

controller；converter；fundamental

Key

power

harmonic；triple frequency harmonic；voltage

tests

equivalent model；controller；simulation

中分号：TM72 文献

：A

文章号：

1674— 3415(2012)16— 0015-06

流控制方法我国力持展有着极重要

0引言

的意 15。J。文献【7】中提出了一种同在UPFC拓扑

Power Flow

一潮流控制器(Unified

构和控制方法上做改的潮流控制器— — 分布式

Power Flow Controller，

Controller，UPFC)是目前功能最大的潮流控制

装置11’4l。但是由于其成本及可靠性而没有在

力系推广用。研究一种既具有UPFC的大功

能，其可靠性和成本又能被力系广泛接受的潮

潮流控制器(Distributed

DPFC)，它将UPFC原有构中通直流容接

器

的串并流器分开并利用分布式静止串

Static Series

fDistributed

Compensator，DSSC)的思想

将串分布化博‘1⋯ ，在拓扑构基上，通：造

基金目：国家自然科学基金面上目(51177114)；湖北省

自然科学基金面上目(2010CDB00803)；武市科技攻关

划目(201110921 301)

三次波在串并流器之交有功功率从而达

到合

路潮流的目的，如 1所示。并

万方数据

力系保与控制

由两个背靠背的交流器成，流器VSCl 三相

并有两个流器，分 VSCl与VSC2；串

有一个或多个流器。

流器，VSC2 相流器，_者由一个公共直

流容相。通一个耦合器将网接入

到VSCl的交流，VSCI吸收网的有功功率来

定直流容；流器VSC2 出一定大小的

三次波流，流由首端Y．△ 器Y 的

运行中，器的工作率很高，如果

及开关率，需要很小的步。因研究目的是

DPFC 潮流的控制能力，所以，本文忽略开关管

作，根据能量关系建立DPFC的模型。

中性点均匀分布到

路中。串根据其控制

由文献f7，ll一12]可知，所有不同率分量叉乘的

分零，不同率下的有功功率彼此独立，所以，

器的指令，一方面吸收路上的三次波流，用

以持自身容的定；另一方面按照的

功率需求，生一定幅和相位的基交流

，串流器和路首端叠加在一起，

以此来改路的潮流。

本文基波和三次波分建模。由文献[131中的

相模型等效法可得其基波等效源模型如 2

所示。

』_吒n◇士

至

一

比tm瓜

＼

DPFC拓扑构

2基波等效路

DPFC

Fig．1 Diagram

circuit of

harmonic

fundamental

Fig．2 Equivalent

由于三次波流被器△ 阻隔，无法流

通，因而末端Y-△ 器Y 的中性点接地后

形成回路。

中，us 路首端

，U 路末端

，U。l”氓。1'b、us。1．。串

流器逆

的基波分量，Z1”Z1'b、z1、。路基波等效抗，

I．路基波流。

由于大大减少了部分装置的容量，省了相

的低

和开关管的成本，之UPFC而言更加

2系可写出基波方程如式(1)。

可靠。

(1)

目前，国外只有Zhi．hui等人所在的研究小在

行研究[7,111，本采用等效源的模型

『u一『u乩：]fu。]『Z1∥0，0]f，】，。]

DPFC 行了初步的研究【12J。文献【7】 DPFC的潮

流控制范行了分析，并在DQ平面中画出了

DPFC 路潮流的控制范，但并没有仿真数

蚓：『1州：≈ mbI

式中：U”阢．b、。。分

C相；己|。、 b、％。

路首端A、B、

路末端各相；

据控制范的正确性；文献[101中串

流

，I”^’h、几。路流中的基波分量。

器的基波参考信号由中央控制器生，中央控

制器如何生基波参考信号、生的基波

减小装置容量，并

流器VSC2只与串

交串流器直流容所需的三次波有功

功率，所以VSC2可用等效源弧h．3代替，由文

参考信号是如何

路的有功功率和无功功率

行控制等没有行深入研究；文献[12]在仿真

程中，改基波参考信号的D 和Q 分

量来 DPFC 潮流的控制能力，并没有加入控

制器。本文将 DPFC的潮流控制范行分

析，算出DPFC 系潮流的控制范，并探

潮流控制范的正确性：串控制器的

献[13．14]可知，串各流器也由源等效，

如 3所示。

行深入研究，并探控制器系潮流和串

流器直流

的控制效果。

1等效数学模型

一

3三次波等效路

1．1

DPFC系模型

harmonic

circuit

Equivalent

Fig．3

oftriple frequency

如 l所示，DPFC由并和串

成，

万方数据

— — — — — — — — — — — — — — — 』塑鍪生』塑茎塑鎏塑型塑型墨竺奎笙型堕窒

：!!：

中，阢。3，。、U。3’b、us。3，。串

流器逆

波直流容充，吐出并需要的三次波。

的三次波分量，z3，a、z3山、z3，。路三次

因此，串焉'⋯ I⋯ ／--'。⋯ 。11吸收的有功功率只。需用直流

波等效抗，厶路三次波流。

容参数表示，如式(7)所示

同理， 3系可写出三次波方程如

式(2)所示。

∽

cs。孥也，ac=去

致h．3

致h-3

Ue3．。

坂。3_b

弧。3．。

厶．。

厶‘b

厶．。

(2)

2控制系

2．1基波控制

厶m叭

m五

O乙

DPFC能否其作用的关在于控制的

劣，尤其是如何控制和利用好新引入的三次波，

也是DPFC区于UPFC的关所在。

式中，厶，a、厶，b、厶，。路流中的三次波分量。

1．2

DPFC串模型

如前所述，减小装置容量，并

流器

如上所述，本文建模忽略了路中阻的影

VSC2只与串交串流器直流容所需的

三次波有功功率，所以VSC2可用源Uh 3近

似等效u

响，只保留路阻抗的虚部jZ由此可以得到路

自然潮流

3I。串

流器以相形式分接入各相

系，其相原理如 4所示。

”JQ ¨警)+(8)

用于与并流器行有功功率

路

，— — ++

由于串流器系呈的基波，而

其三次波

交，由此，加入串

表示

的后路潮流可

(9)

川Qr 半)+

假首端和末端的幅度均是U，可得

4串

流器示意

将式(8)减式(9)可得DPFC 功率的大小

series

side

Fig．4

converter

Theory

diagram

(10)

中，refu，。。1和refu∽3分控制器提供的串

咒+J0,。=等

DPFC的控制范如 5所示。

流器基波参考与三次波参考：

us。，d。串

流器直流容母

；五。．出串

流器直流流；Cs。串

流器直流

DPFC

、Qr

范、

／— ’、≮

容；，路流，其基波和三次波流

／

的叠加，即：I=Il+厶；串

流器等效

。，

，／

赫?j。

日

窀

／7／／一《

／

二

虬。= 。。+虬。3

(3)

(4)

(5)

}

／

／7

U。l=Use,dc"Fefu。l

黑《

I／f／f／(f。一t

虬。3=Use,dc"r -se3

由此，串

流器吸收的有功功率Ps。可表

5DPFC 范示意

示

scale of

DPFC

Fig．5

Compensate

(6)

只。=虬el"，l

COS + 。3· 厶COS

5中，没有DPFC 的潮流迹是一个半

式中：妒1 串

生的基波与路基波流

生的三次波与路

径 I 2／|筠I并其中心(定坐尸一0，Q=Iul2／

的相角差；p3 串

三次波流的相角差。

隅I)的。上的每一点都着在角0下

路的有功功率尸ro和无功功率。DPFC的范

串

流器的工作模主要有两个[7,111：其

是一个以自然潮流(Pro， )半径等于I坼¨U。1I隅

的，中|；f，氓。l与坼的相角差。因此式(10)

可写

一吸收并提供的三次波直流容行充

，吐出系需要的基波功率；其二吸收系基

万方数据

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