统一潮流控制器的解耦控制研究

摘要

灵活交流输电系统(FACTS)是电力电子技术在电力交流输电系统中应用的一个重要方面,而统一潮流控制器(UPFC)能分别或同时调节输电线路的电压、阻抗和相角以及对线路的有功和无功潮流进行快速、有效的控制,是一种最灵活的FACTS控制器.论文介绍了UPFC的结构、工作原理、数学模型、应用研究进展等.作为一多输入多输出(MIMO)系统,UPFC各控制通道间存在交互影响,严重时会导致系统失去闭环稳定性.论文研究了这种交互影响与控制器参数整定间的关系:在大部分电力系统稳态运行点下,通过调整控制器参数可以消除交互影响,也即这时UPFC各控制通道间的交互影响是由控制器参数的选择不当引起的;在极少数稳态运行点下,交互影响是UPFC本身所固有的,与控制器参数无关,也即无论怎样调整控制器参数都不能消除这种交互影响.另外,论文研究表明:随着电力系统稳态运行点的改变,UPFC的可控参数域会发生变化,而且在不同的稳态运行点下,可控参数域可能没有交集.这意味着在某一运行点设计的固定参数UPFC控制器,在另一运行点将落在UPFC控制器的可控参数域之外而不能实施UPFC的控制作用.为此论文提出了UPFC基于神经网络的自适应开环解耦控制算法与变参数设计相结合的方案:一方面保证UPFC对于电力系统运行点的鲁棒性;另一方面当控制器参数调整对交互影响的消除无效时,对UPFC进行解耦,而这种变参数设计方案同样基于神经网络.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1灵活交流输电系统(FACTS)介绍

1.1.1灵活交流输电系统的概念

1.1.2灵活交流输电系统的产生背景

1.1.3灵活交流输电系统的功能

1.1.4灵活交流输电系统的分类

1.1.5 FACTS的应用研究现状

1.2统一潮流控制器(UPFC)介绍

1.2.1 UPFC的概念

1.2.2 UPFC的应用研究进展

1.2.3 UPFC控制的交互影响

1.3本论文完成的主要工作

第二章UPFC的工作原理及其动态模型

2.1 UPFC的工作原理

2.1.1同步电压源(SVS)的概念[28]

2.1.2基于SVS概念的UPFC工作原理

2.1.3 UPFC的四种工作模式[28]

2.2 UPFC的动态模型及控制策略

2.2.1 UPFC的动态模型

2.2.2 UPFC的潮流模型

2.2.3 UPFC的控制策略

2.3本章小结

第三章装载于简单电力系统中UPFC的交互影响分析

3.1概述

3.2同步发电机模型

3.2.1 dq0坐标系下的标幺值方程

3.2.2同步发电机的四阶实用模型[29]

3.2.3 AVR模型

3.3装有UPFC的单机无穷大电力系统的整合模型

3.3.1装有UPFC的简单电力系统整合模型[25]

3.3.2潮流计算

3.4 UPFC的控制器设计及控制通道之间的交互影响

3.4.1 UPFC的多个控制功能

3.4.2 UPFC的控制器设计及其交互影响

3.4.3结论

3.5本章小结

第四章UPFC的可控参数域

4.1概述

4.2 UPFC的控制器参数域随电力运行点改变而变化的情况

4.2.1 UPFC的控制器参数域

4.2.2有功功率控制器参数域的变化情况

4.2.3无功功率控制器参数域的变化情况

4.2.3结论

4.3本章小结

第五章UPFC开环解耦控制算法及变参数设计方案

5.1概述

5.2神经网络简介

5.2.1神经网络研究简史

5.2.2神经网络的主要特点

5.2.3神经网络的学习规则

5.3 UPFC基于人工神经网络的开环解耦控制

5.3.1神经网络解耦控制结构

5.3.2神经网络解耦器结构

5.3.3神经网络解耦器学习算法[37]

5.3.4神经网络解耦器算法

5.3.5仿真实验

5.3.6结论

5.4基于神经网络的UPFC控制器变参数设计方案

5.4.1变参数设计方案系统结构

5.4.2变参数设计神经网络结构

5.4.3仿真举例

5.4.4结论

5.5本章小结

第六章总结和展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附录A UPFC潮流方程

附录B单机无穷大电力系统参数

致谢