统一潮流控制器（UPFC）的模型与仿真研究

统一潮流控制器(UPFC)作为一种典型的FACTS装置,综合了FACTS元件的多种灵活控制手段,能同时或选择地控制线路的基本参数(电压、阻抗、相角),也可交替地控制线路上的有功和无功潮流,还可独立地提供可控的并联无功补偿。因此UPFC被认为是最有创造性,功能最强大的FACTS元件。 首先,本文详细分析了统一潮流控制器的基本结构和工作原理。采用开关函数法建立了电压源型变流器的数学模型,并推导了统一潮流控制器在abc三相坐标系和dq旋转坐标系下的数学模型,该模型考虑到直流环节电容储能的动态变化过程,从而使其更适合于系统的动态特性分析。本文讨论的UPFC控制采用基于两相旋转坐标系下的非线性解耦控制方案,在UPFC的精确模型下具有可快速跟踪给定值的优点,且在dq坐标系下可以实现有功和无功功率的独立控制;在电容电压PI调节中加入电流反馈,使其更接近真实值。 其次,本论文在分析UPFC数学模型的基础上建立了UPFC在MATLAB平台上的仿真模型;然后利用MATLAB建立了三相环形电力系统,将UPFC模型应用到该系统中,着重研究了UPFC对电网电能质量的影响。首先研究了UPFC对故障系统中电网功率的影响以及UPFC对提高故障系统功率稳定性的作用;同时,对UPFC能够抑制无故障系统中系统接入电网时的功率冲击进行了研究。最后,通过仿真波形研究了UPFC对电网故障中电压跌落的补偿作用以及UPFC对正常系统电压的影响,结果发现,UPFC可以保持故障中的系统电压为正弦波。