统一潮流控制器(UPFC)在风电场中的应用研究

随着风电场容量越来越大,风电机组并一对系统造成的影响也越来越明显.本文以变桨距恒速异步风力发电机组为研究对象,在MATLAB/Simulink环境下实现了组合风速、风力机、异步发电机的建模.分析了恒速异步风力发电机组运行过程中产生电压波动的原因在于其输出功率的波动性.因此,本文采用统一潮流控制嚣(unified power flow controller,UPFC)对风电场电压、无功进行调节和控制、分别对未加入UPFC和加入UPFC进行了仿真,对比结果证明UPFC能够较好的控制风电场汇流母线电压,降低风电场运行过程中产生的电压波动.     

多端统一潮流控制器的建模分析

在电力系统中,由同一母线向多端供电的情况并不少见,如果要对其进行综合潮流控制,可以用以下2种方法:一种是在供电端与各受电端间分别装设统一潮流控制器(UPFC),假设受电端有n个,则共需n台UPFC;另一种是在供电端与受电端间装设1台多端统一潮流控制器(M-UPFC).现以二端统一潮流控制器(T-UPFC)(当n=2时)为研究对象,首先介绍T-UPFC的结构及其工作原理,并且针对目前输出建模方法和拓扑建模方法的不足,通过引入开关函数的概念,建立可反映装置内部开关特性和运行机理的开关函数数学模型,较原有输出模型更具通用性.     

基于统一潮流控制器(UPFC)的潮流控制研究

统一潮流控制器是一种由串联和并联组合型柔性交流输电(FACTS)装置,柔性交流输电系统中的潮流控制及线路补偿问题都可以由统一潮流控制器解决。首先分析影响潮流分布的主要因素及潮流控制手段,在此基础上分析统一潮流控制器对潮流控制的实现,研究了统一潮流控制器的潮流控制范围;最后简单介绍了统一潮流控制器在应用中的局限性。     

多端统一潮流控制器的研究

构建了二端统一潮流控制器（T-UPFC）的动态模型,该模型充分考虑了T-UPFC内部的调节过程,计及了TUPFC逆变器的调制过程以及直流电容的充放电过程。将模糊神经网络（FNN)应用于T-UPFC的控制设计。系统仿真表明了在频率波动较大情况下,所设计的T-UPFC性能优越,能有效、快速地抑制系统后续摆的振荡,从而提高了系统的动态稳定性。     

关于统一潮流控制器的研究及其在潮流计算中的应用

柔性交流输电系统(FACTS)是电力电子技术在电力交流输电系统中应用的一个重要方面,而统一潮流控制器(UPFC)是柔性交流输电系统中的一个典型器件。本文对统一潮流控制器的控制方法进行了研究,并且基于现有的主要稳态模型的潮流算法,提出了新的潮流算法。     

HHUPFC在环网线路中的潮流调节应用

由于输电线路阻抗参数分布不均匀,电网潮流的自然分布往往不符合理想分布,有效调节线路潮流分布才能充分挖掘现有电网的潜力,减少新建输电线路的成本。在介绍高压混合式统一潮流控制器(high-voltage hybrid unified power flow controller, HHUPFC)结构、电压调节原理的基础上,计算了HHUPFC在单条输电线路上的潮流调节性能。从理论上推导了HHUPFC接入环网后,HHUPFC对环网的潮流调节作用。通过在IEEE30节点系统的仿真,验证了HHUPFC在环网线路中的潮流均衡作用,HHUPFC可将IEEE30节点系统中输电通道“4-12”和“9-10”的潮流不平衡度从82%减小到3%。仿真结果表明：在达到同样的潮流调节效果时,相比于传统混合式统一潮流控制器(hybrid electromagnetic unified power flow controller, HEUPFC),所采用的HHUPFC可将二次绕组成本减少70%、UPFC容量减少55%、有载调压开关成本减少39%。在广东某220 kV环网中也验证了HHUPFC的潮流调节作用。     

包含统一潮流控制器的概率潮流研究

提出了一种包含统一潮流控制器(UPFC)的概率潮流算法。UPFC采用等效注入功率模型,概率潮流采用非序贯蒙特卡罗仿真算法。讨论了UPFC的初值选取对潮流收敛性的影响,分析了发电机和线路随机故障时UPFC对线路潮流和节点电压的控制作用,并以EPRI和IEEE-RTS系统验证了蒙特卡罗仿真算法的正确性。     

统一潮流控制器最优控制系统设计

首先通过对统一潮流控制器内部动态过程的分析，进而提出了用一五阶微分方程式来描述ＵＰＦＣ的动态行为，并设计了最优控制系统，通过一输电系统的暂态仿真，验证了该方法的有效性。     

统一潮流控制器并联变换器虚拟惯量控制策略

针对统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)在调节电力系统线路潮流过程中存在的功率不平衡引起的UPFC接入点电压、直流电容电压波动问题,构建UPFC的数学模型,设计稳压控制电流前馈,提出基于虚拟惯量的UPFC并联变换器控制策略,通过引入UPFC电容虚拟惯量,在并联变换器电压外环的基础上设计UPFC电容虚拟惯量控制环,以电网实际频率为输入量,降低潮流控制过程中的电压波动;为加快UPFC直流侧电容电压控制速度,将前馈补偿点进行了改进,在并联变换器dq轴有功无功分量控制环路中加入改进的前馈量,改善功率协调控制效果。搭建UPFC仿真模型,仿真结果表明,相比常规控制策略,该控制策略既保证了线路有功无功独立调节的功能,又有效地减少了电压的波动,提高了系统的响应速度。     

含统一潮流控制器电力系统暂态稳定性算法

从改进的能量函数混合算法入手发展了含ＵＰＦＣ电力系统的暂态稳定性分析方法,提出了ＵＰＦＣ用准稳态代数模型表示的电力系统暂态稳定性仿真方法,各发电机动态微分方程的数值积分和电力网络代数方程的求解交叉进行,每一步积分求解采用迭代法。用改进的能量函数计算稳定性裕度,在１０发电机新英格兰典型电力系统试算,结果证明该方法有效,同时验证了改进混合算法可推广于含ＵＰＦＣ电力系统暂态稳定性分析。     

基于功率注入法的UPFC潮流控制研究

目前对灵活交流输电系统技术 (FACTS)在稳态方面的作用缺乏深入的研究。采用基于功率注入法的统一潮流控制器 (U PFC)稳态模型 ,通过合理简化后 ,形象地分析了 U PFC在电力系统中的潮流控制特性 ,显示了功率注入法在 UPFC建模中的优越性。通过该模型 ,UPFC的潮流控制问题可以使用优化来解决 ,并可充分考虑系统中以及U PFC本身存在的约束条件。最后 ,用 IEEE的两个标准系统来研究 U PFC在提高线路传输功率中的作用。仿真结果表明 :UPFC对于区域性的运行目标具有强大的控制能力 ,特别适合长距离的互联传输系统。该结论可以为 U PFC的选址提供一定的参考     

应用于UPFC动力学模型的ANN-PID复合控制

提出用神经网络控制器实现大偏差范围内的解耦控制，由PID控制实现小偏差时的快速稳定并消除静差。这种复合控制方法应用于UPFC的动力学模型收到了良好的效果。     

基于扰动分析的流程自适应控制

研究了一台机器加工一种工件的简单制造系统的流程控制问题。在对故障时间和工作时间的分布不做任何假设的情况下,利用自适应控制的思想,将整个控制过程依据一定的规则分成有限长的时间段,在每一段时间内用扰动分析估计目标函数的一阶和二阶导数,然后用基于二阶导数的随机逼近算法渐进地估计该流程控制问题中的最优阈值,从而实现了阈值的自适应控制,并利用仿真实例验证了算法的收敛性。     

装设UPFC的电力系统电压稳定灵敏度分析

统一潮流控制器(UPFC)作为一种典型的FACTS装置,综合了FACTS元件的多种灵活控制手段.文章中通过选取电压稳定灵敏度指标dUL/dQL,对比计算和分析了装设UPFC前后整个系统和UPFC安装节点的灵敏度值,结果表明,UPFC能有效地提高系统的电压稳定性.运用电力系统分析工具PSAT1.3.4对WSCC-3机9节点系统进行仿真计算,结果进一步验证了文中方法的正确性和有效性.     

电液流量匹配控制系统特性仿真分析

对比分析了传统负载敏感液压系统与电液流量匹配控制系统的结构及控制特点,建立电液流量匹配控制系统AMEsim仿真模型及系统控制器,采用AMEsim与Matlab/Simulink联合仿真,进行系统特性研究.分析结果表明,电液流量匹配控制系统在流量饱和状态下能够实现与外部负载无关的流量分配,保证执行器复合动作的协调性;与传统LUDV负载敏感系统相比,避免了泵与最大负载之间的预设固定压差,提高系统的节能性;不需变量泵控制机构与最大负载压力反馈回路,简化液压系统结构,改善系统动态响应特性.     

翼型绕流电磁力控制效率分析

电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题。为提高其控制效率,需要深入研究电磁与流场的相互作用及其能量传递过程。对电磁力增升减阻的控制效率问题进行了数值研究。根据能量守恒定律,推导电磁力控制能耗,基于升力和阻力计算节省能量。定义电磁力的控制效率为η=能量节省/电磁力控制所需能耗,研究电磁力控制过程,分析其能量损耗,为电磁力控制效率的提升提供理论基础。研究结果显示在控制开始阶段,电磁力控制能量的损耗主要体现流体动能损耗,其最高损耗率可达95%,其次体现在焦耳热上,最高可达28%;随着时间推移,流体动能损耗η2下降,电磁力控制效率η及焦耳热损耗η1增加,控制效率η在控制结束时增加到了33%。其机理为流动动能损耗与边界层速度的改变程度紧密相关,电磁力作用一段时间后,边界层速度剖面图再无明显变化,因此流体动能损耗下降,在控制开始阶段流体动能损耗为主,流体动能损耗为主其损耗的下降会提升电磁力的控制效率。     

RMG530减压阀随机振动疲劳分析

为了评估随机振动载荷下减压阀的安全可靠性,在减压阀振动机制分析基础上,利用有限元分析软件Workbench建立某天然气分输站RMG530减压阀阀体有限元模型,根据现场测得的随机振动载荷对减压阀进行振动响应分析,获得响应功率谱密度,最后依据修正获得的减压阀材料S-N曲线,应用有限元疲劳分析软件NCode,通过时域和频域方法对减压阀进行随机振动疲劳分析,计算阀体关键部位的疲劳寿命。结果表明:减压阀结构设计比较保守,振动载荷下最小寿命发生在进口管段到阀座的拐角处,时域疲劳计算最小寿命为41.79 a,频域疲劳计算最小寿命为38.81 a。     

UPFC的节能控制研究

从节能的角度出发，以油田用户为背景，提出了如何用UPFC技术实现提高系统的功率因数，减少线路损耗的控制策略，并用矢量的方法进行了分析，同进还针对还特殊状态下逆变器的运行给出了元器件的选择方案。