用于ATT的统一控制器的研究

摘要

快速发展的世界经济推动了用户对电力的需求，电网结构随之变得日益复杂，根据电网的运行特性以及可能会出现的各种问题，必须采取一些措施，快速调控电力系统不断变化的运行工况和参数，确保其经济、高效的运行。
　　现有的许多改善措施需要依靠电力电子器件实现，但是适用于高电压大电流的电力电子器件造价比较高，在大容量系统中非常昂贵。功角调节变压器ATT同样能够实现对电力系统潮流的调节，但是由于目前设计的局限性其调节不灵活，因此提出了一种新型的用于ATT的统一控制器。
　　本文在分析学习ATT的基础上设计了统一控制器与ATT之间的接线结构。对统一控制器与ATT配合控制的原理进行了详细分析，并计算出用于ATT的统一控制器输出电压幅值和相位的大小范围，分析了统一控制器运行时的功率特性，最后将用于ATT的统一控制器与其他控制设备在原理功能等方面进行了比较。电压源型变流器是统一控制器的核心部分，本文建立了其在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型以及在SPWM控制下的开关函数模型，经过分析确定本文变流器控制方式为双极性SPWM直接电流控制，并在Matlab/Simulink下搭建模型对这一选择的正确性进行了仿真验证。根据变流器的数学模型，分别确定了统一控制器并联单元和串联单元的控制策略并对主电路参数进行了设定，最后搭建了统一控制器模型从五个方面进行了仿真:ATT的原理仿真、统一控制器并联侧的控制仿真、统一控制器串联侧的控制仿真、统一控制器与ATT配合实现移相功能的仿真以及小容量实验室系统的潮流仿真。通过对仿真结果进行分析，验证了统一控制器对ATT的辅助修正作用，从而证明了本文设计思路及结果的正确性。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 选题背景

1．2 研究现状概述

1．2．1 功角调节变压器

1．2．2 UPFC

1．2．3 UPQC

1．3 用于ATT的统一控制器的提出

1．4 本文的主要工作

2 用于ATT的统一控制器的原理

2．1 统一控制器与ATT的结构

2．1．1 统一控制器与ATT的连接方式

2．1．2 统一控制器的基本结构

2．2 统一控制器的基本工作原理

2．2．1 并联单元工作原理

2．2．2 串联单元工作原理

2．3 统一控制器的基本控制功能

2．4 统一控制器与ATT调节的配合控制原理

2．5 统一控制器功率特性分析

2．6 统一控制器与其他控制器比较

2．7 本章小结

3 三相电压源型变流器的研究

3．1 三相电压源型变流器的结构

3．2 数学模型的建立

3．2．1 各坐标系下数学模型的建立

3．2．2 SPWM控制下开关函数模型的建立

3．3 三相电压源型变流器的控制方法研究

3．3．1 间接电流控制

3．3．2 直接电流控制

3．4 三相电压源型逆变器的仿真验证

3．5 本章小结

4 统一控制器的控制研究

4．1 统一控制器并联单元的分析与设计

4．1．1 并联单元的数学模型

4．1．2 并联单元主电路参数选择

4．1．3 并联单元变流器的控制

4．2 统一控制器串联单元的分析与设计

4．2．1 串联单元的数学模型

4．2．2 串联单元变流器的控制

4．3 本章小结

5 用于ATT的统一控制器的建模与仿真

5．1 Matlab／Simulink仿真软件简介

5．2 统一控制器仿真模型的建立

5．2．1 ATT仿真模型

5．2．2 并联单元仿真模型

5．2．3 串联单元仿真模型

5．2．4 直流环节仿真模型

5．2．5 PWM波形发生电路仿真模型

5．2．6 控制电路仿真模型

5．3 用于ATT的统一控制器的仿真结果及分析

5．3．1 ATT原理仿真

5．3．2 统一控制器并联侧控制仿真

5．3．3 统一控制器串联侧控制仿真

5．3．4 统一控制器与ATT配合实现移相功能的仿真

5．3．5 统一控制器对实验室ATT试验用系统潮流改善仿真

5．4 本章小结

6 结论

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

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