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。     

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.     

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。     

模块化多电平变换器在风力发电系统中的应用

本文首先介绍了多电平变换器的产生背景和发展、多电平变换器在风力发电中的应用,然后总结了现有的多电平变换器存在的问题和不足。在此基础上,重点研究了一种新型的模块化多电平变换器的拓扑结构和工作原理。此种结构简单、灵活,十分适用于直驱型风力发电系统。     

小波分析在统一潮流控制器控制中的应用

为了抑制灵活交流输电（FACTS）装置注入电力系统的谐波,以统一潮流控制器（UPFC）为研究对象,提出了基于Haar小波分解与重构原理的小波换流器（WVSI）并以此为UPFC建模。进而提出了基于小波换流器的UPFC抑制电力系统系统谐波的时频统一控制策略。     

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。     

统一潮流控制器的静态潮流调节能力分析

针对目前统一潮流控制器(UPFC)元件的潮流计算的不足之处,提出一种计算UPFC在给定线路的有功、无功功率潮流作为其控制目标情况下的潮流方法.该方法在进行含UPFC元件的潮流计算时,程序处理简单,计算时间与无UPFC元件时相比增加较少,且无需考虑UPFC元件控制变量的初值选取问题.对UPFC元件的控制线路潮流的能力进行静态分析,并讨论当系统中存在多个UPFC元件时,各元件对线路潮流调节范围的相互影响.通过仿真计算,发现UPFC元件的串联部分在控制本线路或其它线路的潮流时,在不同的潮流变化方向上其调节幅度不相同,进行远方控制时表现的更为明显.另外,多个元件对同一线路潮流进行调节时,其总的调节幅度是各个元件单独作用时调节幅度的叠加.     

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。     

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。     

统一潮流控制器的自适应神经模糊控制

提出一种自适应模糊神经网络控制方法,并应用于统一潮流控制器的多变量控制中,仿真结果显示,与传统控制方法相比较自适应模糊神经网可以达到更理想的控制效果。     

基于功率协调控制的统一潮流控制器控制策略研究

介于统一潮流控制器串、并联变流器在调节电力线路潮流过程中存在有功和无功功率相互影响等问题,通过分析其数学方程,建立了串、并联变流器状态反馈解耦控制模型,提出了功率协调控制策略。从功率平衡的角度分析了直流侧电容电压稳定条件,提出了在直流侧电容电压平衡控制环节中增加有功电流前馈分量的控制方法,实现了串、并联变流器对电容电压的动态稳定控制。在解耦控制策略的基础上,设计了串联变流器功率控制环,使统一潮流控制器在调节潮流的过程中达到了有功-无功功率独立控制的效果。通过仿真分析,验证了该控制策略在电力系统潮流调节中的有效性和可行性。     

基于自组织模糊神经网络的统一潮流控制器研究

提出一种自组织模糊神经网络的控制方法,并应用于统一潮流控制器的多变量控制中．通过仿真,结果表明:与传统控制方法相比较,自组织模糊神经网可以达到更理想的控制效果．     

基于自组织模糊神经网络的统一潮流控制器研究

提出一种自组织模糊神经网络的控制方法，并应用于统一潮流控制器的多变量控制中．通过仿真，结果表明：与传统控制方法相比较，自组织模糊神经网可以达到更理想的控制效果．     

新型统一潮流控制器(UPFC)的研究

传统统一潮流控制器具有造价昂贵且运行费用较高的缺点,新型统一潮流控制器采用混合调压技术和FACTS技术相结合,能够实现传统统一潮流控制器的功能,且大幅降低造价和运行的成本。分析了新型统一潮流控制器的结构及如何实现潮流控制,并与传统统一潮流控制器在功能和费用方面作了比较分析,最后对新型统一潮流控制器进行了仿真研究。     

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.     

基于DSP-FPGA的模块化多电平换流器PWM脉冲方案对比

由于MMC主控系统通信任务繁重、算法复杂,并且考虑到扩展性,通常采用一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的主控系统架构.为了研究DSP与FPGA产生的PWM脉冲对控制效果的影响,分析了MMC的基本结构和数学模型,在分析CPS-SPWM在MMC中应用特点的基础上,设计了两种PWM控制脉冲产生方案,并进行了仿真验证和实验对比.仿真结果表明:两种方案产生PWM控制脉冲的一致性;实验结果表明:两种方案在硬件中产生的实际PWM脉冲分配规律相同,但脉宽存在差异,从而导致控制效果不同.实验结论为工程设计提供了参考依据.     

含统一潮流控制器的电力系统潮流分析研究

首先通过对统一潮流控制器工作机理的分析，进提出了一种实用的潮流计算方法，该方法能够系统的潮流计算与ＵＰＦＣ的控制得到充分的协调，并能用于计算具有多个ＵＰＦＣ的系统潮流。ＩＥＥＥ５节点系统ＩＥＥＥ３０节点系统的仿真验证了其有效性。     

一种模块化多电平的改进最近电平调制策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)因其模块化设计易于扩展、开关频率低等特点,在中高压大功率系统中得到越来越多的应用;而最近电平调制(nearest level modulation,NLM)作为一种实时阶梯波调制方式,常用于上百个电平数的场合。首先对MMC的基本结构和最近电平调制的运行机理进行分析,推导出该调制策略所存在的固有缺陷;在此基础上,提出了改进的最近电平调制策略。通过引入调制波与阶梯波间偏差,有效避免了在电平数较低情况下电容电压波动、环流等问题。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了MMC仿真模型,对改进前后的最近电平调制策略进行了比较分析。仿真结果表明该改进调制策略可以提高系统的稳态运行特性,对子模块电容电压波动和环流产生抑制作用。     

统一潮流控制器抑制低频振荡的研究

该文对加入了统一潮流控制器(UPFC)的单机无穷大系统进行理论分析,引入Lyapunov直接法阐明通过UPFC来抑制低频振荡的机理,采用基于修正因子的模糊控制策略,设计相应的控制器,最后对单机系统进行了仿真,结果表明UPFC能有效地抑制系统的低频振荡,提高系统的稳定性.     

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。