UPFC控制策略的研究与性能分析

本文重点讨论了UPFC控制线路潮流的效果，提出了交叉解耦控制和交叉耦合控制。分析可知，在系统所有参数已知的条件下，采用交叉解耦控制的UPFC有最快的响应速度。而在传输线路参数不确定的情况下，采用交叉耦合控制的UPFC有最好的动态性能。最后实验结果表明两种方式控制的UPFC均有较好的潮流调节能力。     

统一潮流控制器的分析与控制策略

文中分析了统一潮流控制器（UPFC）系统的电压、无功功率和有功功率的平衡,得到了与UPFC控制相关的2个重要结论。首先,分析表明在UPFC输入端电压保持不变的情况下,线路无功潮流的变化实际上是由并联变换器提供的;其次,UPFC端电压既可以从发送端控制也可以从接收端控制。基于以上分析,提出了一种新颖的UPFC控制策略。在该策略中并联变换器控制UPFC直流母线电压和输电线无功潮流,而串联变换器控制UPFC输入端母线电压幅值和输电线有功潮流。同时,在控制系统中加入有功／无功功率协调控制,可在潮流调节中获得良好的静态、动态性能。最后,通过实验验证了所提出的控制策略的有效性。     

能量缓冲统一潮流控制器的协调控制技术

能量缓冲统一潮流控制器(ES-UPFC)是一种典型的柔性交流输电系统(FACTS)装置,它既可通过其串、并联侧对输电系统进行无功功率控制,又可通过其直流侧能量缓冲装置进行有功功率控制.这些控制要求使得整个系统协调工作的难度大为增加.文章通过研究三相换流器基本解耦控制方法,得到了UPFC串联、并联侧以及直流侧缓冲装置的控制方法,使得具有强烈非线性的UPFC控制方式更加快速、灵活和稳定,具有较强的鲁棒性,还提出了UPFC串、并联侧和能量缓冲器协调控制方法.该控制方法能够确保UPFC在各种运行模式下正确地工作,其工作的可靠性已为仿真实验所证实.     

特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略

为缓解特高压直流馈入受端电网后造成的多个交流输电通道紧张的问题,提高换流站交流母线暂态电压支撑强度和稳态调压能力,首先基于电网络理论推导了统一潮流控制器(UPFC)对输电线路电流、交流母线电压的控制灵敏度,分析了利用UPFC系统级控制功能(线路有功/无功潮流控制以及并联换流器无功功率控制)实现输电线路过载控制和交流母线电压调节的可行性。在此基础上,提出了一套特高压直流接入背景下的UPFC系统级控制策略,以监控系统运行参数并自动生成满足系统安全稳定约束的UPFC系统级控制指令值。最后,以锦苏直流落点附近的苏南500 kV UPFC示范工程作为仿真算例,验证了所提出的控制灵敏度分析的有效性和UPFC系统级控制策略的可行性。     

考虑UPFC实时控制策略的电网功率调节能力研究

提出一种考虑统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)系统级和换流器级控制策略的线路功率调节能力计算方法,实现了电网正常运行和N-1情况下UPFC对线路潮流有效控制范围的计算。介绍了UPFC工程的控制策略,在考虑并联侧定电压控制和定无功控制特性的基础上实现潮流分析,并以南京西环网UPFC为例,基于江苏电网的实时运行数据对UPFC的实际潮流控制范围进行计算,为电网调度运行提供参考。     

UPFC的交叉耦合控制及潮流调节能力分析

研究了UPFC控制传输线路潮流能力，通过对系统功率平衡及UPFC的潮流控制特性分析，在三维空间中绘出了UPFC各部分的功率运行曲面，为有效选取UPFC各部分的功率容量和判断潮流控制方案的可行性提供了一个直观的手段，说明了在UPFC中采用交叉耦合控制的可行性。利用串联变换器注入传输线路电压的d轴分量控制传输线路上的无功潮流，用q轴分量控制传输线路上的有功潮流。控制系统设计中利用频率特性法得到了功率环PI调节器的参数。实验结果表明采用文中所述的控制策略能够使UPFC有良好的潮流调节性能。     

统一潮流控制器并联变换器的改进型双环控制系统

分析了统一潮流控制器并联变换器在电力系统中的调节作用以及工作原理，建立了并联变换器的数学模型，提出了一种改进的双环PI解耦控制系统。采用电流前馈与PI调节共同控制变换器有功电流分量，稳定直流侧电容电压。UPFC接入端的节点电压控制采用PI调节和下垂特性组成的自动电压调整控制策略。控制系统在15 kVA的UPFC物理模型中得以实现，这种控制系统有利于加快并联变换器的动态响应，降低直流母线电压的波动，有效地控制UPFC接入端节点电压，仿真及实验结果都证明了控制系统的正确性和有效性。     

含统一潮流控制器装置的电力系统动态混合仿真接口算法研究

提出了一种新的含UPFC装置的电力系统动态混合仿真接口算法，算法中对UPFC采用动态相量建模，对电力系统网络则采用成熟的机电暂态仿真。仿真中UPFC并联侧采用定交流母线电压控制和定直流电容电压控制，串联侧采用定线路潮流控制。文中推导了UPFC的动态相量模型，讨论了与网络机电暂态模型的接口算法。研究分析和算例仿真表明：使用动态相量建模可精确地仿真UPFC的电磁暂态（EMT）过程，且仿真速度快；文中所提混合仿真方案能保证较快的仿真速度和优良的仿真精度，具有较好的收敛性，且可用于含UPFC等FACTS装置的系统发生不对称故障时的暂态稳定分析。     

UPFC的交叉耦合控制及潮流调控性能分析

本文研究了UPFC控制传输线路潮流能力，通过对系统功率平衡以及UPFC的潮流控制特性分析，在三维空间中绘出了UPFC各部分的功率运行曲面，为有效选取UPFC各部分的功率容量和判断潮流控制方案的可行性提供了一个直观的手段，说明了在UPFC中采用交叉耦合控制的可行性。利用串联变换器注入传输线路电压的d轴分量控制传输线路上的无功潮流，而用q轴分量来控制传输线路上的有功潮流。控制系统设计中利用频率特性法得到了功率环PI调节器的参数。最后实验结果表明采用文中所述的控制策略能够使得UPFC有良好的潮流调节性能。     

统一潮流控制器并联变换器的改进型双环控制系统

分析了统一潮流控制器并联变换器在电力系统中的调节作用以及工作原理，建立了并联变换器的数学模型，提出了一种改进的双环PI解耦控制系统。采用电流前馈与PI调节共同控制变换器有功电流分量，稳定直流侧电容电压。UPFC接入端的节点电压控制采用PI调节和下垂特性组成的自动电压调整控制策略。控制系统在15 kVA的UPFC物理模型中得以实现，这种控制系统有利于加快并联变换器的动态响应，降低直流母线电压的波动，有效地控制UPFC接入端节点电压，仿真及实验结果都证明了控制系统的正确性和有效性。     

Matrix converter control using direct AC/AC conversion approach to reduce output voltage harmonics

This paper presents a control scheme for matrix converters for reducing the output voltage harmonics. The proposed control scheme is based on the direct AC/AC conversion approach and the carrier‐based PWM control to obtain the constant switching frequency. The proposed scheme can achieve simultaneous control of both the output voltage and the input power factor. A feature of the proposed control scheme is the reduction of both the output voltage harmonics and the number of instances of commutations. The effectiveness of the proposed control algorithm for a matrix converter has been verified by simulations. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 162(2): 61–72, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20550     

用于高压钠灯调光的交流调压器的研究

本文提出了一种用于高压钠灯调光的交流调压方案。采用PWM控制的AC-AC降压变换器实现对使用电感镇流器的高压钠灯输出功率和照度的调节。变换器具有快速响应，单级变换以及不产生低次谐波等优点。同时，应用单片机提供场景控制，可以获得节约电能和改善照明环境的双重效果。1kVA样机的实例结果表明，所提出的方案在节能和照明质量控制方面具有良好的表现。     

考虑新型拓扑结构的统一潮流控制器五端功率注入模型

南京西环网中统一潮流控制器(UPFC)装置的串联侧变压器接入220kV铁北—晓庄双回线路,并联侧连接在临近的35kV燕子矶母线,这种新型拓扑结构对UPFC的系统级建模提出了更高的要求,既要考虑UPFC控制双回线路的特点,还要体现UPFC对并联侧母线及后续线路的影响。为此,文中提出了一种适用于新型拓扑结构的UPFC五端功率注入模型,在考虑串联侧控制双回线路且并联侧节点可灵活的情况下,基于注入功率法推导了该模型的数学表达式,并给出了PSASP软件下UPFC五端模型的潮流计算原理和实现方法。在该模型的基础上,进一步实现了UPFC串联侧双线控制策略,并基于南京UPFC工程实际数据进行正常运行状态和串联线路N-1故障的仿真计算,结果验证了该模型的准确性、灵活性和全面性。     

基于特征电压注入的UPFC接入线路三相自适应重合闸方案

输电线路自适应重合闸技术的难点在于故障性质的准确判别。针对统一潮流控制器(UPFC)接入线路的故障场景,利用UPFC灵活的可控性,文中提出基于特征电压注入的三相自适应重合闸方案。首先,通过切换UPFC串联侧模块化多电平换流器(MMC)控制方式,采用定U/f控制注入特征电压。在此基础上,通过判断线路是否产生特征电流识别永久性故障与瞬时性故障;针对高阻故障的特殊场景,进一步提出阶段性注入特征电流判据提高故障性质判别的可靠性。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提出的三相自适应重合闸方案的可行性和有效性。     

一种适用于电压源型换流器多端直流输电系统的协调控制策略

提出了一种适用于多端柔性直流输电系统的协调控制策略。在协调控制中采用分段系数电压斜率控制,提高了直流网络在发生不同程度的功率变化时的运行稳定性;在换流站本地控制中采用无差拍直接功率控制,提高了功率响应的速度和控制精度。最后通过Matlab/Simulink建立多端柔性直流输电系统的仿真模型,验证了策略的有效性。     

阻尼联络线低频振荡的UPFC两阶段控制方法研究

提出了一种新颖的阻尼联络线低频振荡的UPFC两阶段控制方案。第1阶段是阻尼控制:利用COI之间角速度的正、反向状态控制直流电容器的充、放电,使得联络线总的传输功率相应地减少、增加,从而进一步增加系统阻尼,快速平息振荡。给出了一种利用UPFC安装处的线路功率估算COI之间角速度的方法,估算结果准确。第2阶段是协调控制:第1阶段控制结束后,系统进入了新的稳态。此时利用控制理论中的相对增益矩阵(RGA)方法为UPFC在稳态条件下确定了多个控制通道之间耦合程度最为薄弱的最佳控制方案,使得UPFC潮流控制器、交、直流电压调节器之间实现了协调控制,从而使系统快速运行在所期望的稳态运行点。仿真结果表明,所提出的UPFC两阶段控制方案对阻尼区域模式低频振荡是有效、可行的。     

一种新型统一潮流控制器

传统统一潮流控制器（UPFC）价格昂贵,损耗高,谐波含量高,在电力系统中不能很好地推广使用。文中提出一种混合型UPFC,它由“Sen” Transformer（ST）和传统UPFC串联组成,ST通过控制普通的有载调压开关,实现360°离散可调串联电压,UPFC利用电力电子开关原理实现360°连续可调的串联电压,两者共同工作起到控制系统潮流的作用。与传统大容量UPFC相比,混合型UPFC使用小容量UPFC,能够达到大容量UPFC的潮流控制范围,具有成本低、效率高、电磁兼容性好、谐波含量低、易于实现的优点,解决了导致现阶段UPFC不能推广使用最为重要的成本问题。混合型UPFC是具有极高性价比和效率的潮流控制器件,具有广阔的应用前景。     

统一潮流控制器控制策略的研究与实现

对统一潮流控制器(UPFC)的数学模型、控制策略进行了具体的分析和设计,在两相同步旋转dq坐标系下建立了控制系统动态模型。考虑到有功和无功在dq坐标系下的相互影响,UPFC的串联逆变器采用了三环解耦控制,外环是功率环,中间环为电压环,内环为电流环,由于电流内环的快速响应,使得电流跟踪输入电压,提高系统的稳定性和动态响应性能。文中对UPFC实现的STATCOM和SSSC功能进行了系统的分析,并对其动态特性进行了深入的研究。最后利用实验验证了在UPFC中采用这种控制方式的有效性。