基于PSCAD统一潮流控制器的建模与仿真

UPFC作为第三代FACTS元件的典型代表,综合了许多FACTS器件的灵活控制手段,具有重要的应用价值。仿真模型大体由三个模块组成,包括正弦脉宽调制(SPWM)信号产生模块、电压源变换器(VSC)控制模块和UPFC控制器的比例积分(PI)控制电路。通过采用三相桥式全控电路组成VSC,VSC的开关器件采用绝缘栅双极晶体管(IGBT),门极信号按SPWM的方式产生,信号的产生受控制器控制,从而构成完整的UPFC仿真模型。通过对UPFC的仿真分析,可以看出它的快速恢复能力。     

UPFC在线路故障下对系统影响分析

UPFC作为FACTS设备中功能最强大的一员,既可以控制电压,又可以控制线路潮流功率,并且具有阻尼系统振荡的功能。首先利用Pscad软件包建立了UPFC的动态模型,并分别考虑在系统线路三相故障时未安装UPFC和加入UPFC的情况。研究表明UPFC可以有效减小故障后的电压跌落的幅值,对故障后线路功率具有快速恢复特性。     

基于PSS/E的统一潮流控制器动态建模及仿真

文中阐述了PSS/E的用户自定义建模原理,归纳了自定义建模的详细流程。基于等效节点电流注入模型在PSS/E中对统一潮流控制器(UPFC)进行了机电暂态建模,并通过仿真算例进行了验证,仿真结果表明该UPFC仿真模型具有良好的线路潮流和节点电压调节能力,在三相短路故障后能有效减少系统的功率损失,并使得系统快速恢复至稳定运行状态。通过工作,实现了PSS/E中基于UPFC的电网潮流优化、电压控制及稳定运行的动态仿真。     

基于UPFC对微电网不平衡电压的治理

针对微电网公共连接点（PCC）三相电压不平衡的问题,本文提出一种在公共连接点接入统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC),通过向输电线路中注入负序电压来治理微电网PCC三相不平衡电压的控制策略。首先,分析了UPFC的工作原理。其次,提出了功率解耦控制方法,建立了UPFC在正、负序同步旋转坐标系下的换流器控制模型,分别设计了串、并联侧换流器的控制策略,实现输电线路中有功功率和无功功率的独立控制,同时,在微电网三相不平衡情况下,获得输电线路中的负序电压并进行补偿。最后,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,对提出的补偿控制策略进行了仿真分析。仿真结果证明：所提出的补偿控制能有效地治理输电线路的三相不平衡,实现微电网PCC的三相电压平衡。     

基于统一潮流控制器的并网风电场潮流分析

风电场因风速变化的不规律性将导致并网系统电压失稳.统一潮流控制器(UPFC)是柔性交流输电系统(FACTS)中功能最为全面的器件,能够维持风电场电压及并网系统的稳定运行.根据异步风力发电机的数学模型,以及UPFC的工作原理和控制策略,在DIgSILENT/PowerFactory中搭建了安装UPFC的风电并网系统模型,通过仿真风速突变时风电场的电压和功率情况.仿真结果表明,UPFC能够控制线路潮流,并能维持风电机组和系统的稳定.     

无级联PWM整流器模型预测直接功率控制

传统模型预测直接功率控制(MPDPC)使用基于电压外环比例积分(PI)控制器的经典级联结构,系统整体性能受PI控制器的影响,容易出现动态性能差、对系统参数敏感等问题.提出一种适用于三相电压型脉宽调制(PWM)整流器的无级联模型预测直接功率控制(CF-MPDPC),采用动态给定方案实现直流侧电压控制,通过能量守恒原理实现对有功功率的参考设计,避免了PI参数对系统的影响;为进一步提高控制性能,减少采样计算延时带来的影响,采用延迟补偿控制,提高功率的预测精度.仿真及实验结果表明,该方法提高了系统的动态性能和鲁棒性.     

含UPFC元件三相电力系统潮流模型和算法的研究

基于附加节点注入功率法,建立了统一潮流控制器( UPFC)在给定控制方式下的三相附加节点注入功率模型.在研究了UPFC 三相附加节点注入功率模型的基础上,运用三相解耦-补偿理论,对三相系统进行潮流计算.通过网络分析,说明了UPFC元件在改善系统的三相不平衡的作用.经算例仿真,验证了建立的UPFC三相潮流模型及运用算法的...     

基于RTDS的统一潮流控制器的建模与仿真

介绍了UPFC和RTDS的仿真应用情况,然后设计了UPFC的控制器的各个模块,其中包括脉冲信号调制模块、并联侧控制模块和串联侧控制模块,最后在RTDS中搭建了UPFC的仿真系统对UPFC进行仿真,并对其功率调节能力和电压调节能力进行了分析,验证了该模型的正确性。     

基于SPWM控制的UPFC开关函数数学模型

针对目前统一潮流控制器(UPFC)输出建模方法和拓扑建模方法的不足，通过引入正弦脉宽调制(SPWM)控制下的开关函数概念，建立可反映UPFC装置内部开关特性和运行机理的基于SPWM控制的UPFC开关函数数学模型。该模型清晰地指出了UPFC最终的输入控制量和输出量，并考虑了串、并联变压器的不同变比及三相电网电压的不平衡，较原有输出模型更具一般性。     

UPFC稳定控制器的研究及应用

在统一潮流控制器(UPFC)上加装稳定控制器,可以提高弱阻尼系统的阻尼水平,但是稳定控制器安装位置及反馈信号的选择对控制效果影响较大.建立了包含稳定控制器的UPFC的9阶数学模型,该模型考虑了直流电容的动态响应,并且包括了并联侧的电压控制及串联侧的功率控制,可比较详细地反映稳定控制器对UPFC性能的影响,稳定控制器可根据需要安装在UPFC的并联侧或串联侧.基于该UPFC数学模型,在装设了UPFC的弱阻尼连接多机系统中,推导全系统的状态方程,利用全系统状态方程的信息计算UPFC稳定控制器的最佳安装位置及有效的反馈信号,然后使用计算结果设计相应的UPFC稳定控制器.使用EMTDC对一个装设有UPFC两区域弱阻尼连接系统进行了仿真计算,仿真结果表明,利用所提方法设计的UPFC稳定控制器可以明显提高该系统的阻尼水平.     

Design of an ANN tuned adaptive UPFC supplementary damping controller for power system dynamic performance enhancement

A supplementary damping controller for a unified power flow controller (UPFC) is designed for power system dynamic performance enhancement. To maintain a good damping characteristic over a wide range of operating conditions, the gains of the UPFC supplementary damping controller are adapted in real time, based on online measured transmission line loadings (active and reactive power flows). To speed up the online gain adaptation process, an artificial neural network is designed. A major feature for the proposed adaptive UPFC supplementary damping controller is that only physically measurable variables (active and reactive power flows over the transmission line) are employed as inputs to the adaptive controller. To demonstrate the effectiveness of the proposed adaptive UPFC supplementary damping controller, computer simulations are performed on a power system subject to a three-phase fault. It is concluded from the simulation results that the proposed adaptive UPFC supplementary damping controller can yield satisfactory dynamic responses over a wide range conditions. The electromechanical mode with an oscillation frequency around 0.78 Hz has been effectively damped by the proposed damping compensators.     

UPFC对动态电能质量影响的分析研究

从动态电能质量的角度出发,分析UPFC对电能质量的影响.首先利用PSCAD/EMTDC软件包,建立了UPFC的动态模型,并分别考虑在系统遭受单相故障、输电线路雷击情况,安装UPFC和未安装UPFC情况下母线电压的电压偏移,研究结果表明UPFC可以有效减小故障后暂态过程中电压跌落的幅值和雷击后系统暂态过电压的振荡过程.然后,对系统谐波和UPFC之间的关系进行分析.研究结果表明UPFC的确向系统输入谐波,但可以通过提高PWM的载波频率并在UPFC两侧加滤波器,使谐波成分几乎可忽略;同时,UPFC对系统谐波又有很好的抑制作用,在系统产生谐波时,可以充当有源滤波器.     

统一潮流控制器在风电机组并网运行中的应用

大规模风电并网改变了原来电网的潮流分布、线路传输功率以及电网故障时的暂态特性。将统一潮流控制器(UPFC)应用于异步风电机组并网的环形输电网络模型中,研究UPFC改善风电并网的性能。通过设计UPFC并联侧的双闭环反馈控制,设置风电输出线路三相短路故障来研究UPFC提高风电场低电压穿越能力。再建立UPFC串联侧有功与无功的独立控制系统,向输电线路输出补偿电压,研究其优化风电并网系统的潮流分布能力。在Matlab/Simulink软件中建立模型,仿真结果表明基于UPFC强大的无功补偿能力与潮流控制能力,UPFC能够显著提高风电并网的低电压穿越能力和优化潮流分布。     

具有短路限流功能的统一潮流控制器设计

统一潮流控制器(UPFC)在电力系统发生短路故障时,其串联变换器极有可能因承受系统高电压和大电流的冲击而损毁。针对该问题,提出了一种新型柔性交流输电系统装置——具有短路限流功能的统一潮流控制器(简称限流式UPFC),给出了其主电路拓扑结构、工作原理和控制策略。PSCAD/EMTDC软件的建模和仿真结果表明,在电网正常运行状态下,该装置特性等效为常规UPFC;当电网在装置安装点附近发生短路故障时,装置中的限流器模块能立即自动从零阻抗转变为高阻抗,将系统及流经UPFC的短路电流限制到较低数值,保护了UPFC免受系统高电压和大短路电流的冲击,同时也降低了系统的短路电流水平,增加了系统的可靠性和经济性。     

统一潮流控制器的建模与控制研究综述

灵活交流输电系统（ＦＡＣＴＳ）技术是近几年来出现的一项新技术,统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）是ＦＡＣＴＳ控制器中乞今最全面的控制器,可提供对传输线路参数（即电压、线路阻抗和相角）的全面动态控制,能够快速控制传输线路的有功和无功功率及母线电压。首先由考虑ＵＰＦＣ的电力系统潮流调节问题讨论了ＵＰＦＣ的建模,然后从控制角度综述了目前国内外研究ＵＰＦＣ的最新成果,概述了ＵＰＦＣ的各种控制策略,并分析了ＵＰＦＣ     

四种FACTS装置对改善风光互补系统稳定性的研究

新能源的接入对电力系统稳定性的影响越来越大。FACTS装置在工频下快速调节系统基波潮流来提高系统输送能力和稳定性。对4种典型FACTS装置接入风光互补系统的原理和动态特性进行比较研究, 同时考虑互联系统联络线传送功率、风光互补系统出力等工况影响,设计了附加功率振荡阻尼控制器,通过反馈控制来调节装置可控的系统电气参量,起到阻尼低频振荡的作用。最后,针对算例系统进行了仿真计算,结果表明:UPFC和STATCOM在提高系统机电振荡模式阻尼比、抑制系统低频振荡方面性能优于SVC和TCSC,特别在其并联侧附加阻尼控制器后,能明显降低系统振荡幅度,提高系统稳定性。     

UPFC控制系统的SOPC设计

针对统一潮流控制器(UPFC)的物理模型控制系统实现时要求频率跟踪电网、幅值和相位连续可调的关键技术问题,采用可编程片上系统(SOPC)的设计方法,给出了UPFC物理模型控制系统的SOPC解决方案.阐述了其软硬件设计思想和方法,利用Altera公司的EDA开发工具Quartus Ⅱ,采用SPWM方法设计了一个基于Avalon总线接口的统一潮流控制器的IP核,给出了UPFC IP核的功能及其结构,对正弦波幅值和相位设置、正弦波寻址、数据查找及幅值计算等子模块进行了详细描述,并利用Simulator和嵌入式逻辑分析仪SignalTap Ⅱ进行了仿真验证.UPFC的SOPC解决方案使其整体性能大幅度提高.     

统一潮流控制器在动态模拟系统中的应用

建立了同步发电机和无穷大容量母线组成的动态模拟系统,考察统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)在此系统下的稳态和暂态特性。以调节某条线路的有功潮流为例考察了UPFC装置在动模系统中的稳态运行情况,包括潮流和功角的变化情况,仿真和实验结果表明,UPFC能快速平稳地改变系统线路间的潮流分布。在暂态实验中分析了UPFC能改善系统同步稳定性的原因,并通过仿真证实了UPFC装置对功角和潮流的振荡具有抑制作用。