统一潮流控制器（UPFC）多目标协调控制及稳定控制策略研究

统一潮流控制器(UPFC)是第三代FACTS装置的典型代表,具有强大的潮流和电压调节能力,也能有效提高系统稳定性。本文对UPFC的系统级控制策略展开了研究,主要针对UPFC潮流和电压控制及提高电力系统稳定的控制策略。 首先介绍了UPFC的工作原理、控制特性和工作方式,建立了用于系统级分析的UPFC动态数学模型；采用传统的比例积分(PI)控制设计了UPFC潮流和电压控制器,并通过PSASP自定义建模功能对控制器进行建模；仿真结果显示,UPFC对潮流及电压的调整快速有效,但调整某一被控制量会引起其他被控量的波动,即不同控制目标间有相互影响。 针对UPFC控制目标间存在的相互影响问题,提出了相应的协调控制策略,目标是在调整某一被控电气量时尽可能维持其他被控量的稳定。协调控制方案涉及：线路有功与无功功率协调控制,线路潮流与母线电压协调控制,及串并联侧有功功率交换的协调控制。各个协调控制方案原理清晰,易于实现,效果良好。研究结果还表明：UPFC潮流与电压协调控制可提高有功功率调节的响应速度；串并联侧有功交换协调控制可提高UPFC各个运行状态下直流电容电压的稳定性。 基于相位补偿原理设计了UPFC阻尼控制器,并对UPFC多种工作方式的阻尼效果进行了仿真分析。将非线性最优控制引入UPFC,通过状态反馈精确线性化设计,得到UPFC非线性最优控制规律,控制信号均采用本地量；通过仿真分析,验证了UPFC非线性最优控制对电力系统小干扰稳定和暂态稳定的提高作用；最后分析了非线性控制参数对控制效果的影响。