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统一潮流控制器的控制策略研究

陈芝奔  
【摘要】:目前统一潮流控制器(UPFC)是FACTS器件家族中功能最为强大,综合了控制各种电力系统基本参数的能力。论文分别从统一潮流控制器的工作原理,模型,对电力系统的影响以及控制策略上进行了初步的研究。 首先论文对统一潮流控制器的研究现状及其工作原理进行了介绍。引入简单双机模型用于解释UPFC的工作原理。通过对UPFC的基本结构的描述,分析其并联侧和串联侧的运行机理,并介绍了UPFC的运行模式。介绍电力系统仿真软件PSAT (Power System Analysis Toolbox)及其仿真原理和动态仿真模型,搭建含统一潮流控制器的三机九节点系统和四机两区域模型。仿真分析UPFC对三机九节点系统的静态影响。最后仿真单台和双台UPFC在短路故障下对四机两区域系统的暂态影响,可以给出初步结论UPFC能够改善系统的稳态和暂态性能,同时多台UPFC也会促进系统性能的稳定。 接着论文介绍了统一潮流控制器系统的参数设计,给出UPFC容量的定义,以及UPFC的直流电容和变压器在选取容量大小时需要注意的关键因素。总结前人的经验和方法,分别引入UPFC的串联侧模型和并联侧模型,单独对并联侧和串联侧作解耦控制设计,并仿真验证了并联侧的解耦控制的良好性能。采用PSCAD对UPFC进行搭建模型。为了对比模糊控制和常规PI控制在UPFC的控制效果,在UPFC的整体建模中采用的控制策略主要是常规的PI控制。通过大量仿真给出较好的PI参数,最后通过仿真验证了UPFC在稳态下能够控制母线电压和线路潮流,在暂态下能够改善系统的稳定性,提升故障点电压,抑制短路电流和功率波动。 最后,采用模糊控制理论,设计UPFC的控制器。首先介绍了模糊控制的概念,接着对UPFC的串联侧作模糊控制设计,将有功和无功的功率差作为模糊控制的输入量,详细介绍了模糊PI控制的设计步骤和参数的选取过程,给出了模糊PI控制的控制器参数。通过系统仿真分析了模糊PI控制和常规PI控制在UPFC的优劣,验证了模糊PI相比常规PI在响应时间和超调上都有改善,提高了UPFC的稳态性能和暂态性能。


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