基于雙級矩陣變換器的統(tǒng)一潮流控制器的研究.pdf

1、UPFC是FACTS中非常有發(fā)展前景的綜合補償器。它的靈活性表現(xiàn)為可以實現(xiàn)多種控制功能,例如,控制輸電線路上的阻抗、相角以及控制線路中的有功功率和無功功率的流向。TSMC是新型的矩陣變換器,具有頻率變換功能,還能實現(xiàn):輸入功率因數(shù)可調;輸出電壓可控;能量可雙向流動。用TSMC設計UPFC,在結構上符合UPFC的要求,直流環(huán)節(jié)中不需大容量的儲能元件,簡化結構的同時裝置的體積變小、成本降低。
　　 本文從TSMC拓撲結構入手,對TS

2、MC兩級的開關采用整流級有零矢量的雙空間矢量調制策略進行調制,可以提高電壓傳輸比、維持直流側電壓恒定、保證無功供給。對TSMC開關函數(shù)的分析總結出了簡化空間矢量算法,并用仿真驗證了簡化空間矢量是可行的。本文的主要任務是用TSMC構成UPFC并完成其潮流控制功能,經(jīng)過判斷分析將TSMC逆變級視為UPFC的控制對象。由此,輸入端電壓的擾動就表現(xiàn)在中間級直流電壓上,對輸出電壓的閉環(huán)控制可提高系統(tǒng)的抗擾性能。用合成矢量方法建立了逆變級的單輸入/

3、單輸出數(shù)學模型,分析知電壓單閉環(huán)PI控制不能抑制擾動影響且超調量大。
　　 基于以上情況,對TSMC采用雙閉環(huán)控制策略—電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán),采用PI控制規(guī)律的控制器。由于PI控制無法對正弦量實現(xiàn)無靜差跟蹤,故將測量值經(jīng)過三相正弦量到兩相直流量(3s/2r)的變換后進行控制。通過傳遞函數(shù)、根軌跡和頻率響應等方法得到了復數(shù)PI解耦控制方法,電流環(huán)與電壓環(huán)用復數(shù)PI控制器,不僅使輸出量擺脫了輸入擾動的影響,而且解決了電壓電流分量間的耦

4、合問題,使輸入輸出波形為標準正弦波。TSMC的雙閉環(huán)復數(shù)PI控制為UPFC的設計提供了條件,經(jīng)過對UPFC的合成矢量數(shù)學模型進行分析,本文采用電壓、電流和功率的三閉環(huán)控制策略實現(xiàn)新型UPFC的潮流控制功能,控制器均采用復數(shù)PI控制規(guī)律,實現(xiàn)了零超調及有效解耦的目的。
　　 論文依據(jù)UPFC實際投入系統(tǒng)時的結構搭建系統(tǒng)的仿真模型,基于MATLAB/Simulink進行了仿真。對TSMC三種控制方案(單閉環(huán)PI控制、雙閉環(huán)PI控制和