相间功率控制器的潮流调控性能分析

通过分析相间功率控制器(IPC)的功角特性,提出了一种通过综合协调改变IPC参数和联络线两侧发电机组输出功率的联络线潮流和联络线两侧电网频率协调控制方案。分析比较了在不同扰动情况下调谐型IPC和非调谐型IPC 在控制联络线潮流和保持系统同步运行能力方面的区别,并根据东北-华北电网实际数据进行了仿真。仿真结果表明, 调谐型IPC稳定联络线潮流和保证联络线两侧电网同步运行的效果优于非调谐型IPC。     

调谐型相间功率控制器的稳态特性研究

相间功率控制器（IPC）是一种控制输电线路功率的装置,是FACTS家族的成员。成其它FACTS装置不同,它可以不采用电力电子器件,而仅由常规器组成。当其两端相对功角发生变化时,主要依赖其固有的功率特性来维持其输送功率基本不变。此外,IPC还具好的限制短路电流特性以及两端电压互不影响的特性。文章阐述了IPC的基本特性,分析了调谐型IPC用于线路功率控制时,线路阻抗值对IPC基本特性的影响,还定性地讨论了调谐型IPC应用于实际电力系统时需要处理好的同步功率和过电压问题。     

提高系统稳定性的调谐型TCIPC非线性控制器设计

根据相间功率控制器(IPC)功率控制特性,通过对比调谐型IPC与非调谐型IPC调节功率的灵敏度,说明了调谐型IPC对联络线功率的调节能力比非调谐型IPC强。基于微分几何仿射非线性控制理论,推导出调谐型可控相间功率控制器(TCIPC)仿射非线性系统模型,并根据状态反馈精确线性化方法,设计了调谐型TCIPC非线性控制器。以单机无穷大系统中串入调谐型TCIPC为例进行仿真。结果表明:采用所提出的控制方法设计的调谐型TCIPC控制器,在系统发生大干扰后具有良好的阻尼性能,可以起到提高系统暂态稳定性的作用。     

基于SSSC的改进型相间功率控制器

在研究了相间功率控制器（IPC）和静止同步串联补偿器（SSSC）的基本原理、工作特性的基础上,提出了一种以SSSC代替常规IPC中的移相器（PST）实现电感、电容支路的移相功能的改进型IPC。采用较典型的PI控制,通过改变参考电压值对SSSC中的电压源型变换器（VSC）进行控制,来改变线路的注入电压,达到快速连续改变IPC各支路的移相角的目的,从而灵活地控制联络线的有功功率、无功功率。与常规IPC相比能够在IPC两侧电压相位差较大时,较好地改善IPC的过电压问题。采用Matlab/Smulink仿真,验证了改进型IPC可以实现联络线潮流控制和改善过电压。     

静止同步串联补偿器的运行死区特性研究

采用静止同步串联补偿器（SSSC）可以控制线路功率,提高电网的输电能力和灵活性,但其不能独立控制线路的有功功率和无功功率,在部分工况下可能存在运行死区,需要对其运行特性进行详细分析。本文基于SSSC的结构特性和基本原理,通过理论推算和相量图分析,研究不同线路初始工况下,SSSC在调节线路有功功率时与线路交换的功率特性,得出SSSC在线路初始有功功率和无功功率反向的情况下,若不采用直流辅助电源,则存在容性补偿的运行死区。通过仿真证明了理论分析结果的正确性,可为后续SSSC工程应用的设计和运行控制提供参考。     

基于功率完全解耦的逆变器并联控制策略研究

现代电力系统的逆变电源控制技术中,输电线路的阻抗特性通常假定为纯感性,而实际中线路电感存在一定阻性,一定程度上限制了均流控制策略的应用。针对此问题,提出一种基于功率完全解耦的逆变器并联控制策略,在同步旋转坐标系下分别对有功功率和无功功率进行完全解耦,实现了在任意线路特性下的逆变器并联功率解耦控制。通过建立逆变器并联的MATLAB仿真试验模型,验证了该控制策略具有良好的功率均分效果。     

调谐型相间功率控制器潮流调节能力的分析

本文基于相间功率控制器（interphase power controller-IPC)的统一模型，分析了调谐型IPC的潮流控制特点，提出了一种在给定线路有功、无功功率作为控制目标的含调谐型IPC的潮流计算方法；对调谐型IPC进行潮流控制能力的分析，指出其潮流调节范围不仅受自身控制参数的影响，而且受网络运行条件和线路阻抗的限制，并绘出潮流控制范围的图形。     

含统一潮流控制器的电力系统次同步谐振特性

基于dq解耦矢量控制原理推导和建立了统一潮流控制器(UPFC)装置控制策略和仿真模型,该模型可快速跟踪UPFC有功/无功功率调节指令,还可有效调节直流电容电压、并联侧换流器接入节点交流电压。综合采用复转矩系数法和基于PSCAD/EMTDC的时域仿真方法研究了UPFC串/并联侧变压器-换流器投入运行前后,及UPFC输送功率不同时系统的次同步谐振(SSR)特性。研究发现,UPFC并联侧变压器-换流器对系统SSR特性影响很小,而UPFC串联侧变压器-换流器投入运行后会显著改变系统谐振特性;UPFC输送的有功/无功大小对系统的SSR特性影响很小。相关研究成果可为UPFC控制器设计及含UPFC和串补的输电系统规划和运行提供参考。     

虚拟同步发电机并联系统的功率均分研究

通过对同步发电机下垂特性和转动惯量等外特性的模拟,分布式逆变单元可表现出同步发电机特性,针对虚拟同步发电机(VSG)并联系统的功率不能合理均分和环流等问题,根据下垂方程和有功频率下垂控制的单台小信号方程推导了VSG并联系统的功率均分公式,此种参数设计公式对于相同和不同容量的VSG并联系统同样适用,且在暂态和稳态情况下都可实现VSG按自身容量分配功率。仿真和实验结果表明,按照本文所提出的功率均分公式设计并联VSG参数,可实现相同和不同容量并联VSG系统的功率均分。     

多端直流系统接线和控制方式对暂态稳定性的影响

分析了多端直流系统的接线方式对暂态稳定性的影响。研究结果表明,与并联型接线方式相比,串联型接线方式的多端直流系统无功需求大、有功损耗多,使暂态过程中交流功率和直流功率的传输比较困难,不利于维持交直流系统的暂态稳定性。以并联型接线方式为例,研究了多端直流系统的控制方式对暂态稳定性的影响,指出了定电流控制和定电压控制可以在暂态期间减缓换流器交流母线电压的下降,有利于防止直流功率的降低,所以其保持暂态稳定性的能力要好于定功率控制和定熄弧角控制。     

相间功率控制器抑制低频振荡的研究

在分析相间功率控制器IPC(InterphasePowerController)稳态电路模型的基础上建立了含IPC电力系统线性化数学模型,并以此模型为基础分析了IPC向系统提供转矩的途径和性质。分析表明,IPC本身不能向系统提供阻尼转矩,但会向系统提供负的同步转矩,不利于系统的同步稳定运行。采取合理的控制策略调节IPC参数,可以增加系统的同步转矩和阻尼转矩,保证系统的同步运行,使系统的振荡得到平息,提高系统稳定性。     

基于瞬时无功功率理论的串联混合型单相电力有源滤波器

本文介绍一种串联混合型单相电力有源滤波器。首先与无源滤波器及并联型有源滤波器对比，分析了其补偿原理和特点。随后，介绍了其主电路结构及各部分功能。在对三相电路瞬时无功功率理论的思想进行扩展的基础上，得到了单相电路谐波电流的瞬时检测方法。对实现这于检测方法的基于ＤＳＰ微处理器的数字控制电路的结构和工作过程也作了简要介绍。仿真和实验结果表明，该检测方法是有效的基于此检测方法的串联混合型单相电力有源滤波器     

相间功率控制器(IPC)在电力系统中的应用

发展迅速的柔性交流输电及其控制器技术(FACTS)已被国内外普遍认为是新型有效的输电技术。除了其技术概念和技术规范取得新进展外,控制器技术也在快速发展着。其中的相间功率控制器IPC(Interphase Power Controller)能有效地控制线路潮流,提高线路输送功率或用于设备增容,限制短路电流。从IPC的基本原理和结构出发,研究了IPC的主要系统应用及在国外的研究和应用情况,IPC在未来互联电网中的可能工程布点,着重对IPC在联网中的可能应用进行了研究,并得出初步的结论。     

双电源备用供电型通用潮流控制器

传统的UPFC中的潮流控制和有功功率补偿只是在同一线路上的电源和负载之间进行,因而其潮流控制能力和有功功率补偿的额度有限,不能实现不间断供电。为解决这一缺陷,提出了一种双电源备用供电型通用潮流控制器,该系统由4个共用一条直流母线的变换器构成。在介绍了其数学模型并分析了其主要功能后,详细讨论了其控制策略。MATLAB/SIMULINK环境下仿真研究的结果表明:双电源备用供电型通用潮流控制器能有效提高电力系统的供电可靠性,可实现不间断供电,且能够实现有功功率在不同电源和负载之间的相互补偿。     

Unified power flow controller models for three-phase power flow analysis

In this paper, three models of the unified power flow controller (UPFC) suitable for three-phase power flow analysis in polar coordinates are presented. The symmetrical components control model can be used to control the positive-sequence voltage of the shunt bus and the total three-phase active and reactive power flows of the transmission line while the injected shunt voltages and the series voltages are balanced, respectively; the general three-phase control model can be used to control the three shunt phase voltages and the six independent active and reactive power flows of the transmission line; the hybrid control model can be used to control the positive-sequence voltage of the shunt bus and the six independent active and reactive power flows of the transmission line. The proposed UPFC models were successfully implemented in a three-phase Newton power flow algorithm in polar coordinates. In the implementation of these UPFC models, transformers of some common connection types, which connect the UPFC with the network, are explicitly represented. Numerical results based on a five-bus system and the modified IEEE 118-bus system are given to illustrate the UPFC control models and demonstrate the computational performance of the three-phase Newton power flow algorithm.     

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。     

基于PSASP用户自定义的UPFC潮流控制模型

为建立与电力系统分析综合程序（PSASP）相适应的统一潮流控制器（UPFC）潮流控制模型,提出一种解耦控制方法。串联侧分别采用串联注入电压的q轴和d轴分量控制线路传输的有功功率和无功功率,并联侧基于瞬时功率理论,采用并联侧电流的q轴分量控制UPFC并联接入点母线电压,通过改变UPFC与网络接口节点的注入电流实现UPFC的潮流控制目标。在国内某500kV电网上进行了潮流控制计算,计算结果表明,所建立的模型正确、可行,完全可用于含UPFC的实际电网的工程研究和分析。     

基于有功和无功功率协调分配的统一电能质量调节器控制策略

统一电能质量调节器(UPQC)由串联型有源滤波器和并联型有源滤波器组合而成。在常规功率控制策略中,串、并联变流器与馈线之间存在的有功功率环流增大了串、并联单元的容量负担和损耗,且当电源电压跌落较大时,串、并联单元在补偿电能质量过程中有可能发生容量越限。提出了基于有功和无功功率协调分配的UPQC控制策略,通过合理分配串、并联变流器的功率输出,充分发挥串联变流器的作用,使得串联变流器承担部分负载无功功率以减轻并联变流器的负担,并消除有功功率环流;基于并联变流器补偿容量恒定的原则分配电源与储能单元提供的有功功率,以减小配电网馈线过电流的风险,并保证串、并联单元在补偿电能质量过程中不会发生容量越限。在电源电压完全跌落的极限情况下,负载有功完全由储能提供,实现了不间断电源的功能。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真算例,结果验证了所提策略的正确性和有效性,能够实现UPQC串、并联变流器以及储能单元的协调控制。