第8期
王鹤，等：计及多端口直流潮流控制器的直流电网潮流计算
。
的控制效果以及本文方法的有效性。
为支路电压降；尺。为支路电阻。
将MDCPFC等效成在支路L弘、L。。、L。，上分别串
联电压源‰ 。、yM：、‰ ，，就可以实现调节整个电网潮
流的功能。
1
MDCPFC的工作原理
MDCPFC可以由DCPFC扩展而来，对3种普通
DCPFC进行分析，其原理图见附录中图A1。可变串
联电阻器型DCPFC见图A1(a)，将电阻串联到电路
中，在每个电阻上并联一个开关，通过控制开关的开
通和关断，改变串联到电路的电阻值．最终实现潮流
控制，但是该方法只能改变其安装电路上的电流．并
且功率损耗较大，在实际应用中不常选用。直流变
压器型DCPFC见图A1(b)，通过升压或降压调整支
路电压，从而调节支路电流，但存在额定容量高、功
率损耗大、经济性较差的问题，不宜推广。辅助电压
源型DCPFC见图Al(C)，辅助电压源型DCPFC直接
接人电路中，若只考虑其外部特性。辅助电压源型
DCPFC可以等效为一个串联电压源，通过改变其值的
正负和大小，最终实现支路之间潮流的实际分配．在
费用、功率损耗和控制方面具有一定的优势。
系统的基尔霍夫方程如式(2)所示。
，12
，13
，14
‰ ：一‰ 。
0
0
1
0
0
R13一R14
R34
0
一‰ ：一‰ ，
0
1
R14
一R15
R45
0
，．
1
1
0
1
0
0 0 0
1、
0
，15
k
，45
0
0
0
一l
1
0——1
14
—1
0
0
—1
0
，E
(2)
功率方程如式(3)所示。
即¨ ．=y。LV％I-V2+百VI-V3+TVl-VM2-V．+百Vl-V5]
P：=一K，：=一K百Vl-V2
在含有多个环网的复杂直流系统中，需要在多
条线路上同时安装多个DCPFC，并进行协调控制，
实现成本较高且可靠性较低。在如附录中图A2所
示的舟山五端系统中，要想控制整个直流系统的潮
流分布，至少需要在L L，。上加装2个辅助电压源
型DCPFC。并且，辅助电压源型DCPFC需要与外
部交流系统进行功率交换，绝缘要求高，增加了系统
牛吼=K( Vl-，V3一半)
—V,-Vm—-V．]
除吼=u(半一 警
R14
／
卜叫，一v，L(V‰ I--V5-+TV4-VM3-V5]
的复杂性。
(3)
文献『18]在传统DCPFC的基础上，提出了MD—
CPFC．其由MMC和交流变压器组合而成。以三端
口的MDCPFC为例，其拓扑结构如附录中图A3所
示。该拓扑的特点是：将MDCPFC的直流侧串联到
线路中，在线路上额外增加电压改变线路压降，实现
功率调节的目的；交流侧无需外部取能，其自身通过
交流变压器连接就能够实现内部能量交换，实现能
量平衡。同时其具有额外损耗小、阶跃电压低、输出
波形质量高和高度模块化等优点。并且可安装在多
条线路上．起到同时安装多个DCPFC的效果。文献
『181仅分析了MDCPFC的拓扑结构和控制方法，下
面以附录中图A4为例．从电路的角度出发详细分析
MDCPFC接入后对直流电网潮流的影响。图A4为
三端MDCPFC用于舟山五端柔性直流输电系统示
意图。由图可知，系统由6条支路构成，其中有2条
支路的潮流是不可控的，其内部还包含2个环网，潮
流控制复杂．故需在岱山站处加装三端MDCPFC。
直流电网中某支路电压降和传输功率之间的关
其中，R。：、R13、R。。、R。，、RM、R。5为各支路电阻；，。2、
，13、叱、，15、，，。、，4，为各支路电流；VM。、‰ ：、‰ ，为
MDCPFC串联电压；V。、坎、K、K、以为各换流站母
线电压；，1、k，3、，4、，，为各换流站的输出／输入电
流；P。、尸：、P，、P。、P，为各个换流站输／V输出的有
功功率。
此外。MDCPFC需满足功率平衡：
(4)
，M。VM。=0
l=l
其中，，Mi为流过MDCPFC端口的电流。
综合分析式(3)和(4)可知，若给定2条线路电
流，就能够知道‰ 。、‰ ：、‰ ，的大小与方向。
拓展到一般形式，对于任一直流电网，其基尔霍
夫方程组如下：
阻。一f捌删
系如式(1)所示。通过改变△y或尺¨ 可以使P。．发
生变化。
其中，A．为(M一，v+1)xM维的矩阵，其元素为线路
阻值或0，N为线路条数，M为换流站个数；曰，为
(M一Ⅳ+1)× 1维的列阵，其元素为串人直流电压值；
A：为(Ⅳ一1)xM维的方阵，其元素为± l或0；B：为
(1)
PI．=VAV／RL
其中，P．为支路上的传输功率；V为换流站电压；AV
万方数据
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