分布式潮流控制器控制方法及应用研究

发布时间：2020-08-17 07:37

【摘要】：分布式潮流控制器(DPFC)是在统一潮流控制器的基础上所派生出来的一种新型潮流控制装置,去除了串并联侧用于功率交换的公用直流电容,使用三次谐波通过输电线路实现串并联侧功率的交换。DPFC采用分布式串联补偿技术,其串联侧变换器采用多组小容量变换器分散布置,相互之间互为备用,可提高控制器的可靠性,降低成本。虽然从理论上讲,DPFC明显优于传统潮流控制器,但要实现其工程实际应用,尚有许多问题需要研究并解决。首先,本文在深入研究DPFC的拓扑结构之后,得到了其简化后的工作原理框图,阐述了利用三次谐波进行串并联侧功率传递的理论基础。在此基础上,对DPFC使用叠加定理,得到了基波及三次谐波稳态电路,详细标明了电路内部的功率平衡关系,并最终确定了DPFC的潮流控制范围。其次,从DPFC并联侧变换器的角度出发,通过建立三相变换器的电流数学模型,设计了双闭环控制器;通过建立功率数学模型,设计了传统直接功率控制器,针对传统控制器需要判断电压矢量所在扇区的问题,本文提出了一种依据电压瞬时值符号的逻辑判断结果来判断电压矢量所在扇区的新方法,从而摒除了传统控制器方法中对于锁相环精度要求过高的缺点。仿真结果表明,传统控制器的控制效果不甚理想,为了改善电能质量,提出了基于电网电压调制的直接功率控制方案,并与传统控制器的控制效果进行了对比验证,结果印证了所提方法的有效性和良好的控制效果。再次,应用二阶广义积分法构造了虚拟正交量,设计了串联侧变换器矢量控制方案,搭建了仿真模型,仿真结果分别验证了当电路中仅含基波分量、三次谐波分量以及两种分量共存三种情况下串联侧变换器的工作性能,总体控制效果较好。最后,为了验证串并联侧变换器组成的联合控制系统实际的潮流控制能力,搭建了含DPFC的配网仿真模型,得到了DPFC对线路潮流控制能力的仿真结果,验证了所设计控制器的可行性。此外,对DPFC从配置地点的选择、现场安装、构件设计、含DPFC系统须满足的约束条件以及应用场合等方面也进行了初步研讨,为DPFC的工程应用奠定了基础。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM761
【图文】：

波形,三相变换器,仿真模型

图 3-8 并联侧三相变换器仿真模型图Figure 3-8 Simulation model of three phase converter on shunt side3.3.5三相变流器直接电流控制仿真结果针对图 3-8 建立的并联侧三相变换器的仿真模型，结合电流前馈解耦的双闭环控制策略，并断开与单相变换器的连接，采用一个等效电阻为 11.52Ω 的直流负载来代替。设定功率因数为 1(控制无功功率的值为 0)，此时三相变换器从电网侧只吸收有功功率。网侧电流的波形以及频谱分析结果如图 3-9 所示。0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 t/s0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-101(a)三相变换器网侧电流波形ia,b,c/pu

电压波形,主电路,仿真模型,单相变

图 3-29 DPFC并联侧主电路仿真模型Figure 3-29 Simulation model of DPFC shunt side main circuitish,3/A(b)单相变换器交流侧电压(a)单相变换器三次谐波电流0.10.15 t/s0.18 0.20-10010-50050Vsh,3/V图 3-30 三次谐波电流以及交流侧电压波形仿真结果Figure 3-30 The simulation results of the third harmonic current and the AC side voltage waveform无功功率有功功率-0.8-0.6-0.4-0.20t/sPg/Qg/pu

【参考文献】