新型统一潮流控制器的主电路拓扑及其在非全相运行中的应用研究

摘要

统一潮流控制器(UPFC)是功能最强、最具发展潜力的灵活交流输电系统(FACTS)控制器之一，如果在常规条件下，用UPFC实现输电线路的电压调节、移相、潮流控制、阻尼振荡等功能，在发生单相永久性接地或单相断路故障时，由传统的三相跳闸改为单相跳闸，用UPFC的并补来滤除两端系统的零序和负序电流，用UPFC的串补来提高输电线的传输功率，以实现两相长期运行，那么输电系统的稳定性、可靠性将大大提高。 本文所做的主要工作及得出的主要结论如下： 由于UPFC一般用于高压输电线，其功率等级要求很高，在综合研究大功率变换器和UPFC现有文献的基础上，提出了基于二极管箝位多电平变换器的新型UPFC的主电路拓扑，分析了用其来滤出高压输电线非全相运行时所产生的零序和负序电流的原理。 对有害电流检测方法、新型UPFC的变换器的调制方法、新型UPFC直流侧电容电压的平衡控制方法等进行了深入研究。分析了零序和负序电流对新型UPFC直流侧电容电压的不同影响，对文献[29]提出的传统UPFC的直流侧各电容电压的均衡控制方法进行了仔细研究，提出了采用B型直流斩波器来控制新型UPFC的直流侧电容电压的新方法。提出并证明了基于三相三线制系统的ip-iq检测法可直接用于不平衡三相四线制系统有害电流的检测，无需事先剔除零序电流的新观点。提出了基于多电平变换器的广义大功率有害电流补偿的概念，提出了适合于它的多环定时滞环控制方案，通过用新型UPFC的并联变换器实现无功补偿、零序和负序补偿、谐波补偿及它们的综合补偿来验证了其有效性和优越性。 本文还对用新型UPFC实现高压输电线非全相运行进行了理论和仿真研究，建立了Matlab下的仿真模型，仿真验证了该方案的正确性，分析说明了采用多电平变换器为主电路具有等效开关频率低、损耗小、电磁干扰(EMI)小、谐波性能好、适合于大功率应用场合等优越性。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1课题的目的和意义

1.2现有UPFC的结构及工作方式

1.3用新型UPFC实现非全相运行的优点

1.4研究大功率变换器的意义

1.5本文所做的主要工作

2大功率三相变换器的拓扑结构及其调制方法

2.1大功率率三相变换器的拓扑结构

2.1.1多重化变换器的拓扑结构

2.1.2多极并联变换器的拓扑结构

2.1.3多电平变换器的拓扑结构

2.1.4改进的二极管箝位型多电平变换器

2.2大功率三相变换器的调制方法

2.2.1次谐波脉宽调制法

2.2.2改进的次谐波脉宽调制法

2.2.3优化谐波的阶梯波技术

2.3一种新的混合多电平变换器

2.4本章小结

3新型UPFC的拓扑结构及其直流侧电压的平衡控制方法

3.1三相四线制二极管箝位多电平变换器的两种结构形式

3.2新型UPFC的拓扑结构及其等效电路

3.3新型UPFC的直流侧电压的平衡控制方法

3.4本章小结

4用新型UPFC的并联变换器实现广义电流补偿

4.1有害电流的检测

4.2多环定时滞环控制

4.3用新型UPFC的并联变换器实现广义电流补偿的仿真验证

4.4本章小结

5用新型UPFC实现超高压输电线路两相运行

5.1仿真模型

5.2未加UPFC时的仿真波形

5.3用UPFC的并补实现超高压输电线两相运行

5.4用UPFC的串补来提高传输功率

5.4.1串联补偿的工作原理

5.4.2串联补偿的检测和控制系统

5.4.3仿真结果

5.5本章小结

6结论

致谢

参考文献