CN109861240A - 一种基于adpss/etsdac建模的分布式潮流控制器的控制方法 - Google Patents

一种基于adpss/etsdac建模的分布式潮流控制器的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109861240A
CN109861240A CN201910108933.5A CN201910108933A CN109861240A CN 109861240 A CN109861240 A CN 109861240A CN 201910108933 A CN201910108933 A CN 201910108933A CN 109861240 A CN109861240 A CN 109861240A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
vsc
subharmonic
current transformer
ref
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910108933.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109861240B (zh
Inventor
唐爱红
卢智键
翟晓晖
黄涌
郑旭
徐秋实
赵红生
乔立
洪梅子
张述元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201910108933.5A priority Critical patent/CN109861240B/zh
Publication of CN109861240A publication Critical patent/CN109861240A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109861240B publication Critical patent/CN109861240B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于ADPSS/ETSDAC建模的分布式潮流控制器的控制方法，具体为：将DPFC并联侧变流器VSC‑SH1与VSC‑SH2用受控电流源来等效，将DPFC串联侧变流器用受控电压源来等效，为实现串联侧变流器直流电容电压的控制；为改善DPFC在***故障情况下的可靠性，提出一种采取功率‑电压双环控制的串联侧基波电压控制方法及对应的基于ADPSS/ETSDAC的建模方法。利用本发明提出的控制及建模方法，由于不涉及滤波电感、电容的选型，因此只需对控制器参数进行修改便可适用于不同电力***，比详细模型具有更好的操作性与广泛的适用性。

Description

一种基于ADPSS/ETSDAC建模的分布式潮流控制器的控制方法
技术领域
本发明涉及分布式潮流控制器仿真建模的技术领域。具体涉及一种基于ADPSS/ETSDAC建模的分布式潮流控制器的控制方法。
背景技术
分布式潮流控制器(Distributed Power Flow Controller,DPFC)与统一潮流控制控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)均为串并联混合型柔***流输电装置。比起UPFC，DPFC主要将串联部分的变流器进行了改进，用若干个小容量的变流器来替代原有的集中式变流器，造价更经济、冗余度更高、可靠性更强。但对于DPFC的研究目前依然处于仿真试验阶段，虽然在MATLAB/SIMULINK、PSCAD/EMTDC仿真平台上已存在详细开关模型，且均能验证DPFC原理及其潮流控制能力的正确性，但其应用范围存在以下局限：当将详细开关模型应用到不同电力***时，由于变流器的容量与调控效果受限于变流器滤波电感与直流电容，因此，每当在新***测试时必然伴随着变流器元器件的重新选型；同时，因为详细开关模型一般需在2微秒以下的仿真步长才能得到较好效果，仿真效率低，不利于研究初期对装置容量参数的确定以及控制器参数调试。因此本发明利用受控源等效DPFC变流器的思想，提出了一套相应的控制方法，以突破已有模型的瓶颈。
ADPSS/ETSDAC为中国电力科学研究院开发的电磁暂态仿真平台，该平台能联合ADPSS/PSASP电力***分析综合程序做机电-电磁暂态混合仿真，具备比MATLAB/SIMULINK、PSCAD/EMTDC更强大的机电-电磁交互能力，更加适合电力电子装置与大电网的混合仿真。而目前未见DPFC在ADPSS/ETSDAC平台下的等效模型的相关报道，因此，本发明提出以ADPSS/ETSDAC来实现基于受控源等效的DPFC及其控制方法的建模，为后续作机电-电磁混合仿真打基础，为DPFC样机研制提供理论参考。
发明内容
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种基于ADPSS/ETSDAC建模的分布式潮流控制器的控制方法，其特征在于，包括
步骤1、在ADPSS/ETSDAC仿真平台下搭建单机无穷大***，其中，线路上装有分布式潮流控制器串联侧变流器模型，VSC-SEx(x＝a,b,c)分别为串联侧a、b、c三相变流器等效模型；并联侧变流器分为VSC-SH1与VSC-SH2两部分，VSC-SH1与母线相接，VSC-SH2与变压器T1中性点相接；
送电端发电机G1电压为Vs，受电端发电机G2电压为Vr；线路1阻抗为XL1，线路2阻抗为XL2，首末端的Y-△变压器分别为T1和T2，串联变压器分别为T3、T4、T5；
步骤2、在ADPSS/ETSDAC仿真平台上搭建DPFC并联侧的电磁暂态等效模型；
步骤2.1、DPFC并联侧变流器分为两个，一个是与母线相接的变流器VSC-SH1，另一个是与变压器T1中性点相接的VSC-SH2；VSC-SH1的控制目标为***电压V1和VSC-SH1与VSC-SH2间的有功功率平衡关系，而VSC-SH2主要作用为产生3次谐波电流；
步骤2.2、给定的***电压V1.ref与***实际电压V1比较得偏差信号，通过PI控制器后得到VSC-SH1所需的向***注入的无功电流分量Ishq*；并联侧变流器直流电容电压的控制可以用并联变流器VSC-SH1与VSC-SH2之间的有功功率平衡关系来等效，通过实时测量VSC-SH2发出的有功功率Psh3，利用Psh3与Psh1进行比较得到偏差信号，将偏差信号经PI控制器后得到向***注入的有功电流分量Ishd*；然后，利用锁相环PLL获取母线电压V1的相角wt，将Ishd*与Ishq*通过三相park逆变换，如图8所示，得到VSC-SH1向***注入的三相电流指令Isha、Ishb、Ishc；将所求电流指令输入到三相受控电流源中，使其可产生相对应的电流；
步骤2.3、并联侧变流器VSC-SH2为3次谐波电流产生环节，通过向单相受控电流源输入I3的期望幅值(标幺值)并使其与150Hz单位正弦波进行乘法运算，运算后得到3次谐波电流指令，将其输入至受控电流源中即可实现单相换流器向***注入3次谐波电流；具体如图3所示；
步骤3、在ADPSS/ETSDAC仿真平台中搭建DPFC串联侧的电磁暂态等效模型；
步骤3.1、串联变流器的作用一方面是利用并联侧发出的3次谐波电流来维持其自身基波有功Pse1与3次谐波有功Pse3之间的平衡关系，产生对应的3次谐波电压来吸收3次谐波波功率；另一方面为对***潮流需求的响应，产生相应的基频电压来控制线路潮流；由于串联变流器的输出为基波电压与3次谐波电压的叠加电压，因此其控制可分为对基波电压的控制与3次谐波电压的控制；
步骤3.2、基波电压的输出取决于***潮流的需求，为限制基波电压的输出上限，本发明采用双环控制，外环为功率环，内环为电压环，分别如图6、7所示；将给定有功功率PL.ref、给定无功功率QL.ref分别与***有功功率PL、无功功率QL进行比较得到偏差信号Perr、Qerr，Perr与Qerr分别经过PI控制器后得到内环的电压控制信号V21q.ref与V21d.ref，V21q.ref与V21d.ref为限幅输出，目的为保证内环给定信号在一定范围内，以此限制串联侧基波电压上限；测量串联侧变流器在线路上产生的串联电动势V21，利用DFT模块分别提取V21与首端电压V1’的幅值与初相角，通过单相park变换模块计算，得出基波串联电动势的d、q轴分量V21d与V21q，如图9所示；分别将V21d.ref、V21q.ref与V21d、V21q进行比较得到偏差信号V21d.err、V21q.err，经过PI控制器后最终得到串联侧变流器输出的基波电压的d、q分量Vsed.1与Vseq.1，以PLL输出的相角为参考相角，将Vsed与Vseq进行单相park逆变换，最终得到串联侧变流器输出的基波电压Vse1x；
步骤3.3、3次谐波电压Vse3的大小取决于串联变流器有功功率Pse1的需求，实时测量串联侧变流器与***交换的基波有功功率Pse1，通过V12d.3ref＝Pse1/0.5/(I3/3)求得V12d.3的值，为了避免串联侧变流器与***交换3次谐波无功功率，因此V12q.3ref设为0；测量串联侧变流器在线路上产生的串联电动势V12，利用DFT模块分别提取V12与3次谐波电流I3的幅值与初相角，通过单相park变换模块计算，得出3次谐波串联电动势的d、q轴分量V12d.3与V12q.3，分别将V12d.3ref、V12q.3ref与V12d.3、V12q.3进行比较得到偏差信号V12d.err、V12q.err，经PI控制器后最终得到串联侧变流器输出的3次谐波电压的d、q分量Vsed.3与Vseq.3，利用PLL获取3次谐波电流的相角wt3，将Vsed.3与Vseq.3通过单相park逆变换模块，得到单相变流器输出的3次谐波电压Vse3x，最终将Vse1+Vse3输入到对应的受控电压源，使其产生叠加后的期望电压Vse，实现对***潮流的调控；
步骤4、在仿真时，需对DPFC接入母线电压给定值V1.ref、被控线路的有功功率给定值PL.ref、无功功率给定值QL.ref、3次谐波电流指令、PI控制器参数、限幅功能参数以及装置投切时间参数等进行设置；设置完毕后进行仿真，仿真结束后可点击“曲线输出”一栏打开ADPSS曲线阅览室，将响应曲线与给定线路潮流(PLref、QLref)及母线电压(V1ref)比较，若曲线与给定值一致，则验证所提出的DPFC的电磁暂态等效数学模型是可行的。
本发明提出了一种分布式潮流控制器的控制方法及基于ADPSS/ETSDAC的建模，具体为：
将DPFC并联侧变流器VSC-SH1与VSC-SH2用受控电流源来等效，提出一种采用单环控制方式的并联侧变流器VSC-SH1的控制方法及对应的基于ADPSS/ETSDAC的建模方法。
将DPFC串联侧变流器用受控电压源来等效，为实现串联侧变流器直流电容电压的控制，提出一种新型的串联侧3次谐波电压控制方法及对应的基于ADPSS/ETSDAC的建模方法。
为改善DPFC在***故障情况下的可靠性，提出一种采取功率-电压双环控制的串联侧基波电压控制方法及对应的基于ADPSS/ETSDAC的建模方法。
利用本发明提出的控制及建模方法，由于不涉及滤波电感、电容的选型，因此只需对控制器参数进行修改便可适用于不同电力***，比详细模型具有更好的操作性与广泛的适用性；而对于ADPSS/ETSDAC，由于其可联合ADPSS/PSASP电力***分析综合程序作机电-电磁暂态混合仿真，与PSCAD/EMTDC、MATLAB/SIMULINK相比，其更加适合电力电子装置与大电网的仿真。故本发明提出的分布式潮流控制器的控制方法及基于ADPSS/ETSDAC的建模方法适用于不同***下对DPFC性能的测试，能为未来DPFC应用在电力***中提供快速准确的技术支持。
因此，本发明具有如下优点：利用受控源等效法可省略对详细开关模型元器件的选型环节，受控源自身可看作一个无穷大电源，由于没有容量限制，故在不同***下，只需改变控制器参数便能使其正常工作；受控源在时间尺度上比详细开关模型更大，可以以较大步长运行，仿真速度更快，大大提高控制器的调试效率。
附图说明
附图1是本发明涉及的含DPFC装置的等效电路；
附图2是本发明涉及的VSC-SH1控制示意图；
附图3是本发明涉及的VSC-SH2控制示意图；
附图4是本发明涉及的串联侧3次谐波电压d轴指令计算模块结构示意图。
附图5是本发明涉及的串联侧3次谐波电压控制示意图；
附图6是本发明涉及的串联侧变流器功率环示意图
附图7是本发明涉及的串联侧变流器电压环示意图
附图8是本发明涉及的并联侧电流指令park逆变换示意图
附图9是本发明涉及的串联侧基波电压park变换示意图
附图10是本发明涉及的串联侧基波电压指令park逆变换示意图
附图11是本发明涉及的串联侧3次谐波电压park变化示意图
附图12是本发明涉及的串联侧3次谐波电压指令park逆变换示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
为方便说明发明内容，此处给出如图1所示的含DPFC装置的等效电路图。
其中，线路上装有分布式潮流控制器串联侧变流器模型，VSC-SEx(x＝a,b,c)分别为串联侧a、b、c三相变流器等效模型，其产生的串联电动势Vsex(x＝a,b,c)起调节线路潮流(PL、QL)与吸收3次谐波有功功率的作用。并联侧变流器分为VSC-SH1与VSC-SH2两部分，VSC-SH1与母线相接，通过输出电流Ishx(x＝a,b,c)以维持母线电压V1稳定和VSC-SH1、VSC-SH2之间有功功率平衡的作用；VSC-SH2主要起产生3次谐波电流I3的作用；Psh1为VSC-SH1与***交换的基波有功功率，Psh3为VSC-SH2与***交换的3次谐波有功功率。
送电端发电机G1电压为Vs，受电端发电机G2电压为Vr。线路1阻抗为XL1，线路2阻抗为XL2，首末端的Y-△变压器分别为T1和T2，串联耦合变压器分别为T3、T4、T5，具体参数如下：
全网电压等级(基准电压)为220KV，基准容量为100MVA，后面所有量均以标幺值表示。G1电压Vs＝1∠0°，G2电压Vr＝0.95∠-8.7°；XL1＝0.0052+j0.0413，XL2＝0.0207+j0.1653；变压器T1与T2变比均为220kV/220kV，其等效阻抗为0.0030+j0.1300，变压器T3、T4、T5变比均为100kV/100kV，其等效阻抗为0.0002+j0.0020。
1、DPFC并联侧变流器等效模型建模及控制方法
本发明利用受控电流源来等效VSC-SH1与VSC-SH2。经等效后，因为VSC-SH1与VSC-SH2结构上与具体装置不相同，其相对应的控制方法也随之不同。
所以，本发明提出一种新型的并联侧变流器VSC-SH1的控制方法，把详细开关模型的电压-电流双环控制简化为单环控制，通过外环得到内环电流指令，直接输入到受控电流源，使其产生相对应的电流。并提出在ADPSS/ETSDAC仿真平台下的建模方法，即：通过实时测量VSC-SH2与***交换的3次谐波有功功率Psh3，以此作为给定指令，再令Psh3与反馈信号Psh1进行比较得到偏差信号，经PI控制器计算，最终得到VSC-SH1所需的向***注入的有功电流分量Ishd*。同时，将V1.ref作为母线交流电压幅值给定值、V1作为母线交流电压幅值反馈，令V1.ref与V1进行比较后得到偏差信号，经PI控制器后得到VSC-SH1所需向***注入的无功电流分量Ishq*。具体如图2所示。
VSC-SH2为3次谐波电流I3的产生模块，通过向单相受控电流源输入期望幅值I3(标幺值)的正弦3次谐波电流指令即可实现VSC-SH2向***注入恒定的3次谐波电流的功能。其对应的在ADPSS/ETSDAC平台下的建模方法如图3所示。
2、DPFC串联侧变流器等效模型建模方法
DPFC串联变流器VSC-SEx(x＝a,b,c)的作用一方面为VSC-SEx产生对应的3次谐波电压来吸收VSC-SH2发出的3次谐波有功功率，另一方面为VSC-SEx产生相应的基频电压来控制线路潮流。
由此可知，串联变流器的输出为3次谐波电压与基波电压的叠加，因此其控制可分为对3次谐波电压的控制与基波电压的控制。
本发明利用受控电压源来等效串联变流器，不存在变流器直流电容，因此对于3次谐波电压的控制要作等效处理。当忽略变流器损耗时，因为直流电容电压的稳定可等效成变流器与***交换的基波有功功率Pse1和3次谐波有功功率Pse3间的平衡关系。
所以，为满足串联侧变流器基波有功功率与3次谐波有功功率间的平衡关系，本发明提出一种对串联侧3次谐波电压的新型控制方法，并提出对应的基于ADPSS/ETSDAC仿真平台下的建模方法。即：令V12d.3ref＝Pse1/(0.5*I3/3)作为3次谐波电压的d轴电压指令，以I3相角为同步相角，对变流器在线路上产生的3次谐波电压V12.3进行park变换，求得3次谐波电压的d、q轴分量分别为V12d.3、V12q.3。把V12d.3ref与V12d.3进行比较后得到偏差信号，经PI控制器最终求得3次谐波电压d轴指令Vsed.3。为降低串联侧变流器容量，变流器与***不交换3次谐波无功功率，故设置V12q.3ref＝0，令V12q.3ref与V12q.3进行比较后得到偏差信号，经PI控制器后求得3次谐波电压q轴指令Vseq.3。具体如图4、5所示。
因为Pse3＝0.5*V12d.3*I3/3，因此，当V12d.3ref与V12d.3的偏差为零时，Pse3＝Pse1，即能实现变流器直流电容电压不变的效果。
串联侧基波电压起调节线路潮流的作用，目前多采取功率-电流双环控制，虽然对线路电流起到了控制作用，但在极端情况下(如短路)，为了限制电流大小，串联侧基波需产生较大的基波电压来维持线路电流恒定。然而，因为串联侧变流器输出的基波电压小于直流电容电压，所以为了限制线路电流大小，可能会出现直流电压泵升的情况，对装置造成严重的损坏。
因此，本发明提出利用功率-电压双环控制来控制串联侧变流器输出的基波电压，在此方法下，串联侧变流器对输出电压进行限幅控制，避免出现变流器电容电压失控的情况，保证变流器逆变工作的可靠性。虽然不能直接对电流进行控制，但却能间接地通过改变输出的基波电压来控制电流。
本发明还提出了功率-电压双环控制对应的基于ADPSS/ETSDAC仿真平台下的建模方法，即：将给定有功功率PL.ref、给定无功功率QL.ref分别与***有功功率PL、无功功率QL进行比较得到偏差信号Perr、Qerr，Perr与Qerr分别经过PI控制器后得到内环的电压控制信号V21q.ref与V21d.ref，V21q.ref与V21d.ref为限幅输出，目的为保证内环给定信号在一定范围内，以此限制串联侧基波电压上限；分别将V21d.ref、V21q.ref与V21d、V21q进行比较得到偏差信号V21d.err、V21q.err，经过PI控制器后最终得到串联侧变流器输出的基波电压的d、q分量Vsed.1与Vseq.1。具体如图6、7所示。
四、实施步骤
将本发明提出的一种基于ADPSS/ETSDAC的分布式潮流控制器电磁暂态等效模型应用在单机无穷大***中，用于控制线路潮流与母线电压，具体步骤如下：
1)在ADPSS/ETSDAC仿真平台下搭建单机无穷大***，如图1所示。其中，线路上装有分布式潮流控制器串联侧变流器模型，VSC-SEx(x＝a,b,c)分别为串联侧a、b、c三相变流器等效模型。并联侧变流器分为VSC-SH1与VSC-SH2两部分，VSC-SH1与母线相接，VSC-SH2与变压器T1中性点相接。
送电端发电机G1电压为Vs，受电端发电机G2电压为Vr。线路1阻抗为XL1，线路2阻抗为XL2，首末端的Y-△变压器分别为T1和T2，串联变压器分别为T3、T4、T5，具体参数如下：
全网电压等级(基准电压)为220KV，基准容量为100MVA，后面所有量均以标幺值表示。G1电压Vs＝1∠0°，G2电压Vr＝0.95∠-8.7°；XL1＝0.0052+j0.0413，XL2＝0.0207+j0.1653；变压器T1与T2变比均为220kV/220kV，其等效阻抗为0.0030+j0.1300，变压器T3、T4、T5变比均为100kV/100kV，其等效阻抗为0.0002+j0.0020。
2)在ADPSS/ETSDAC仿真平台上搭建DPFC并联侧的电磁暂态等效模型。
2.1)DPFC并联侧变流器分为两个，一个是与母线相接的变流器VSC-SH1，另一个是与变压器T1中性点相接的VSC-SH2。VSC-SH1的控制目标为***电压V1和VSC-SH1与VSC-SH2间的有功功率平衡关系，而VSC-SH2主要作用为产生3次谐波电流。
2.2)如图2所示，给定的***电压V1.ref与***实际电压V1比较得偏差信号，通过PI控制器后得到VSC-SH1所需的向***注入的无功电流分量Ishq*；并联侧变流器直流电容电压的控制可以用并联变流器VSC-SH1与VSC-SH2之间的有功功率平衡关系来等效，通过实时测量VSC-SH2发出的有功功率Psh3，利用Psh3与Psh1进行比较得到偏差信号，将偏差信号经PI控制器后得到向***注入的有功电流分量Ishd*。然后，利用锁相环PLL获取母线电压V1的相角wt(相角为0～2π间变化)，将Ishd*与Ishq*通过三相park逆变换，如图8所示，得到VSC-SH1向***注入的三相电流指令Isha、Ishb、Ishc。将所求电流指令输入到三相受控电流源中，使其可产生相对应的电流；
2.3)并联侧变流器VSC-SH2为3次谐波电流产生环节，通过向单相受控电流源输入I3的期望幅值(标幺值)并使其与150Hz单位正弦波进行乘法运算，运算后得到3次谐波电流指令，将其输入至受控电流源中即可实现单相换流器向***注入3次谐波电流。具体如图3所示。
3)在ADPSS/ETSDAC仿真平台中搭建DPFC串联侧的电磁暂态等效模型。
3.1)串联变流器的作用一方面是利用并联侧发出的3次谐波电流来维持其自身基波有功Pse1与3次谐波有功Pse3之间的平衡关系，产生对应的3次谐波电压来吸收3次谐波波功率；另一方面为对***潮流需求的响应，产生相应的基频电压来控制线路潮流；由于串联变流器的输出为基波电压与3次谐波电压的叠加电压，因此其控制可分为对基波电压的控制与3次谐波电压的控制。
3.2)基波电压的输出取决于***潮流的需求，为限制基波电压的输出上限，本发明采用双环控制，外环为功率环，内环为电压环，分别如图6、7所示。将给定有功功率PL.ref、给定无功功率QL.ref分别与***有功功率PL、无功功率QL进行比较得到偏差信号Perr、Qerr，Perr与Qerr分别经过PI控制器后得到内环的电压控制信号V21q.ref与V21d.ref，V21q.ref与V21d.ref为限幅输出，目的为保证内环给定信号在一定范围内，以此限制串联侧基波电压上限；测量串联侧变流器在线路上产生的串联电动势V21，利用DFT模块分别提取V21与首端电压V1’的幅值与初相角，通过单相park变换模块计算，得出基波串联电动势的d、q轴分量V21d与V21q，如图9所示；分别将V21d.ref、V21q.ref与V21d、V21q进行比较得到偏差信号V21d.err、V21q.err，经过PI控制器后最终得到串联侧变流器输出的基波电压的d、q分量Vsed.1与Vseq.1，以PLL输出的相角(图中特指V1A电压相角)为参考相角，将Vsed与Vseq进行单相park逆变换，最终得到串联侧变流器输出的基波电压Vse1x(其中x＝a,b,c，图中特指Vse1a)，如图10所示。
3.3)3次谐波电压Vse3的大小取决于串联变流器有功功率Pse1的需求，实时测量串联侧变流器与***交换的基波有功功率Pse1，通过V12d.3ref＝Pse1/0.5/(I3/3)求得V12d.3的值，如图4所示，为了避免串联侧变流器与***交换3次谐波无功功率，因此V12q.3ref设为0；测量串联侧变流器在线路上产生的串联电动势V12，利用DFT模块分别提取V12与3次谐波电流I3的幅值与初相角，通过单相park变换模块计算，得出3次谐波串联电动势的d、q轴分量V12d.3与V12q.3，如图11所示；分别将V12d.3ref、V12q.3ref与V12d.3、V12q.3进行比较得到偏差信号V12d.err、V12q.err，经PI控制器后最终得到串联侧变流器输出的3次谐波电压的d、q分量Vsed.3与Vseq.3，如图5所示。利用PLL获取3次谐波电流的相角wt3(相角为0～2π间变化，图中单相时控开关SinglePhaseBreaker-460i侧电流为3次谐波电流I3)，将Vsed.3与Vseq.3通过单相park逆变换模块，得到单相变流器输出的3次谐波电压Vse3x(其中x＝a,b,c，图中特指Vse3a)，如图12所示。最终将Vse1+Vse3输入到对应的受控电压源，使其产生叠加后的期望电压Vse，实现对***潮流的调控。
4)在仿真时，需对DPFC接入母线电压给定值V1.ref、被控线路的有功功率给定值PL.ref、无功功率给定值QL.ref、3次谐波电流指令、PI控制器参数、限幅功能参数以及装置投切时间参数等进行设置。具体如下：
设置并联变流器VSC-SH1投入时间为t1＝3s，VSC-SH2与串联侧变流器投入时间为t2＝5s。接入母线电压给定值V1.ref＝1，3次谐波电流I3指令为幅值等于0.9的正弦量，线路有功功率与无功功率的给定值分别为PLref＝0.4、QLref＝0.1，以上设置均为标幺值。VSC-SH1的d轴控制器比例参数为1、积分时间参数为0.1；q轴控制器比例参数为100、积分时间常数为0.0001。串联侧变流器基波控制器的外环参数为：有功功率环控制器比例参数为0.1、积分时间常数为0.1；无功功率控制器比例参数为0.1、积分时间常数为0.1。串联侧变流器基波控制器的内环环为：d轴控制器比例参数为0.1、积分时间常数为0.005；q轴控制器比例参数为0.1、积分时间常数为0.005。串联侧变流器3次谐波d轴控制器比例参数为1、积分时间常数位0.005；q轴控制器比例参数为1，积分时间常数为0.001。并联侧Ishd与Ishq幅值限制为±0.3，串联侧V21d.ref与V21q.ref幅值限制为±0.08，Vsed3与Vseq3幅值限制为±0.08。
设置完毕后便可启动仿真，仿真结束后可点击“曲线输出”一栏打开ADPSS曲线阅览室，将响应曲线与给定线路潮流(PLref、QLref)及母线电压(V1ref)比较，若曲线与给定值一致，则验证所提出的DPFC的电磁暂态等效数学模型是可行的，同时验证了本发明提出的新型控制方法的正确性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种基于ADPSS/ETSDAC建模的分布式潮流控制器的控制方法，其特征在于，包括
步骤1、在ADPSS/ETSDAC仿真平台下搭建单机无穷大***，其中，线路上装有分布式潮流控制器串联侧变流器模型，VSC-SEx(x＝a,b,c)分别为串联侧a、b、c三相变流器等效模型；并联侧变流器分为VSC-SH1与VSC-SH2两部分，VSC-SH1与母线相接，VSC-SH2与变压器T1中性点相接；
送电端发电机G1电压为Vs，受电端发电机G2电压为Vr；线路1阻抗为XL1，线路2阻抗为XL2，首末端的Y-△变压器分别为T1和T2，串联变压器分别为T3、T4、T5；
步骤2、在ADPSS/ETSDAC仿真平台上搭建DPFC并联侧的电磁暂态等效模型；
步骤2.1、DPFC并联侧变流器分为两个，一个是与母线相接的变流器VSC-SH1，另一个是与变压器T1中性点相接的VSC-SH2；VSC-SH1的控制目标为***电压V1和VSC-SH1与VSC-SH2间的有功功率平衡关系，而VSC-SH2主要作用为产生3次谐波电流；
步骤2.2、给定的***电压V1.ref与***实际电压V1比较得偏差信号，通过PI控制器后得到VSC-SH1所需的向***注入的无功电流分量Ishq*；并联侧变流器直流电容电压的控制可以用并联变流器VSC-SH1与VSC-SH2之间的有功功率平衡关系来等效，通过实时测量VSC-SH2发出的有功功率Psh3，利用Psh3与Psh1进行比较得到偏差信号，将偏差信号经PI控制器后得到向***注入的有功电流分量Ishd*；然后，利用锁相环PLL获取母线电压V1的相角wt，将Ishd*与Ishq*通过三相park逆变换，得到VSC-SH1向***注入的三相电流指令Isha、Ishb、Ishc；将所求电流指令输入到三相受控电流源中，使其可产生相对应的电流；
步骤2.3、并联侧变流器VSC-SH2为3次谐波电流产生环节，通过向单相受控电流源输入I3的期望幅值并使其与150Hz单位正弦波进行乘法运算，运算后得到3次谐波电流指令，将其输入至受控电流源中即可实现单相换流器向***注入3次谐波电流；
步骤3、在ADPSS/ETSDAC仿真平台中搭建DPFC串联侧的电磁暂态等效模型；
步骤3.1、串联变流器的作用一方面是利用并联侧发出的3次谐波电流来维持其自身基波有功Pse1与3次谐波有功Pse3之间的平衡关系，产生对应的3次谐波电压来吸收3次谐波波功率；另一方面为对***潮流需求的响应，产生相应的基频电压来控制线路潮流；由于串联变流器的输出为基波电压与3次谐波电压的叠加电压，因此其控制可分为对基波电压的控制与3次谐波电压的控制；
步骤3.2、基波电压的输出取决于***潮流的需求，为限制基波电压的输出上限，本发明采用双环控制，外环为功率环，内环为电压环，分别如图6、7所示；将给定有功功率PL.ref、给定无功功率QL.ref分别与***有功功率PL、无功功率QL进行比较得到偏差信号Perr、Qerr，Perr与Qerr分别经过PI控制器后得到内环的电压控制信号V21q.ref与V21d.ref，V21q.ref与V21d.ref为限幅输出，目的为保证内环给定信号在一定范围内，以此限制串联侧基波电压上限；测量串联侧变流器在线路上产生的串联电动势V21，利用DFT模块分别提取V21与首端电压V1’的幅值与初相角，通过单相park变换模块计算，得出基波串联电动势的d、q轴分量V21d与V21q，如图9所示；分别将V21d.ref、V21q.ref与V21d、V21q进行比较得到偏差信号V21d.err、V21q.err，经过PI控制器后最终得到串联侧变流器输出的基波电压的d、q分量Vsed.1与Vseq.1，以PLL输出的相角为参考相角，将Vsed与Vseq进行单相park逆变换，最终得到串联侧变流器输出的基波电压Vse1x；
步骤3.3、3次谐波电压Vse3的大小取决于串联变流器有功功率Pse1的需求，实时测量串联侧变流器与***交换的基波有功功率Pse1，通过V12d.3ref＝Pse1/0.5/(I3/3)求得V12d.3的值，为了避免串联侧变流器与***交换3次谐波无功功率，因此V12q.3ref设为0；测量串联侧变流器在线路上产生的串联电动势V12，利用DFT模块分别提取V12与3次谐波电流I3的幅值与初相角，通过单相park变换模块计算，得出3次谐波串联电动势的d、q轴分量V12d.3与V12q.3，分别将V12d.3ref、V12q.3ref与V12d.3、V12q.3进行比较得到偏差信号V12d.err、V12q.err，经PI控制器后最终得到串联侧变流器输出的3次谐波电压的d、q分量Vsed.3与Vseq.3，利用PLL获取3次谐波电流的相角wt3，将Vsed.3与Vseq.3通过单相park逆变换模块，得到单相变流器输出的3次谐波电压Vse3x，最终将Vse1+Vse3输入到对应的受控电压源，使其产生叠加后的期望电压Vse，实现对***潮流的调控；
步骤4、在仿真时，需对DPFC接入母线电压给定值V1.ref、被控线路的有功功率给定值PL.ref、无功功率给定值QL.ref、3次谐波电流指令、PI控制器参数、限幅功能参数以及装置投切时间参数等进行设置；设置完毕后进行仿真，仿真结束后可点击“曲线输出”一栏打开ADPSS曲线阅览室，将响应曲线与给定线路潮流PLref、QLref及母线电压V1ref比较，若曲线与给定值一致，则验证所提出的DPFC的电磁暂态等效数学模型是可行的。
CN201910108933.5A 2019-02-03 2019-02-03 一种基于adpss/etsdac建模的分布式潮流控制器的控制方法 Active CN109861240B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910108933.5A CN109861240B (zh) 2019-02-03 2019-02-03 一种基于adpss/etsdac建模的分布式潮流控制器的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910108933.5A CN109861240B (zh) 2019-02-03 2019-02-03 一种基于adpss/etsdac建模的分布式潮流控制器的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109861240A true CN109861240A (zh) 2019-06-07
CN109861240B CN109861240B (zh) 2022-10-04

Family

ID=66897652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910108933.5A Active CN109861240B (zh) 2019-02-03 2019-02-03 一种基于adpss/etsdac建模的分布式潮流控制器的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109861240B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111008479A (zh) * 2019-12-12 2020-04-14 武汉理工大学 基于adpss自定义模型的分布式潮流控制器的闭环仿真方法及***
CN111308908A (zh) * 2019-12-24 2020-06-19 武汉理工大学 一种基于dSPACE的分布式潮流控制器并联侧闭环仿真试验方法
CN111969607A (zh) * 2019-12-24 2020-11-20 武汉理工大学 一种基于dSPACE的分布式潮流控制器串联侧闭环仿真试验方法
CN112054528A (zh) * 2020-09-01 2020-12-08 武汉理工大学 一种适用于配电网的分布式潮流控制器拓扑及控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102437572A (zh) * 2011-12-21 2012-05-02 武汉理工大学 一种潮流控制***
US20170199502A1 (en) * 2014-07-10 2017-07-13 Nr Electric Co., Ltd. Line power control method and system for unified power flow controller
CN107093901A (zh) * 2016-12-19 2017-08-25 国家电网公司 一种分布式潮流控制器的机电暂态模型与仿真方法
CN107171328A (zh) * 2017-06-13 2017-09-15 武汉理工大学 一种基于adpss的分布式潮流控制器建模及仿真方法
CN107181259A (zh) * 2016-12-19 2017-09-19 国家电网公司 一种分布式潮流控制器的电磁暂态模型与仿真方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102437572A (zh) * 2011-12-21 2012-05-02 武汉理工大学 一种潮流控制***
US20170199502A1 (en) * 2014-07-10 2017-07-13 Nr Electric Co., Ltd. Line power control method and system for unified power flow controller
CN107093901A (zh) * 2016-12-19 2017-08-25 国家电网公司 一种分布式潮流控制器的机电暂态模型与仿真方法
CN107181259A (zh) * 2016-12-19 2017-09-19 国家电网公司 一种分布式潮流控制器的电磁暂态模型与仿真方法
CN107171328A (zh) * 2017-06-13 2017-09-15 武汉理工大学 一种基于adpss的分布式潮流控制器建模及仿真方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
唐爱红等: "协调分布式潮流控制器串并联变流器能量交换的等效模型", 《电力***自动化》 *
陈剑平等: "基于PSASP的UPFC潮流控制建模与仿真", 《电力***及其自动化学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111008479A (zh) * 2019-12-12 2020-04-14 武汉理工大学 基于adpss自定义模型的分布式潮流控制器的闭环仿真方法及***
CN111008479B (zh) * 2019-12-12 2023-02-17 武汉理工大学 基于adpss自定义模型的分布式潮流控制器的闭环仿真方法及***
CN111308908A (zh) * 2019-12-24 2020-06-19 武汉理工大学 一种基于dSPACE的分布式潮流控制器并联侧闭环仿真试验方法
CN111969607A (zh) * 2019-12-24 2020-11-20 武汉理工大学 一种基于dSPACE的分布式潮流控制器串联侧闭环仿真试验方法
CN111969607B (zh) * 2019-12-24 2024-02-27 武汉理工大学 一种基于dSPACE的分布式潮流控制器串联侧闭环仿真试验方法
CN112054528A (zh) * 2020-09-01 2020-12-08 武汉理工大学 一种适用于配电网的分布式潮流控制器拓扑及控制方法
CN112054528B (zh) * 2020-09-01 2024-04-05 武汉理工大学 一种适用于配电网的分布式潮流控制器拓扑及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109861240B (zh) 2022-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. A novel DC voltage detection technique in the CHB inverter-based STATCOM
CN109861240A (zh) 一种基于adpss/etsdac建模的分布式潮流控制器的控制方法
CN107171328B (zh) 一种基于adpss的分布式潮流控制器建模及仿真方法
CN108280271B (zh) 基于开关周期平均原理的统一潮流控制器等效建模方法
CN107123981A (zh) 基于mmc的柔性直流及直流电网机电暂态仿真方法及***
CN107147317B (zh) 一种基于rc虚拟阻抗的逆变器并联控制方法
Sybille et al. Simulation of FACTS controllers using the MATLAB power system blockset and hypersim real-time simulator
Zong et al. Accurate aggregated modelling of wind farm systems in modified sequence domain for stability analysis
CN106406272A (zh) 一种风电场中静止无功发生器的控制器性能测试方法
Tang et al. Digital/analog simulation platform for distributed power flow controller based on ADPSS and dSPACE
CN109347153A (zh) 一种混合单元级联h桥储能***单相功率控制方法及***
CN105301406B (zh) 一种柔性直流输电阀段短路试验测试***及其测试方法
Abdelouahed et al. Modeling and transient simulation of Unified Power Flow Controllers (UPFC) in power system
Khatir et al. Dynamic performance of a back-to-back HVDC station based on voltage source converters
CN111008479B (zh) 基于adpss自定义模型的分布式潮流控制器的闭环仿真方法及***
Singh et al. A new 24-pulse STATCOM for voltage regulation
Jiang et al. A novel interface modeling method of power hardware-in-the-loop simulation for MMC-HVDC system based on ITM and DIM switching
Xiaolin et al. Hardware in loop simulation test of photovoltaic virtual synchronous generator
Shi et al. Impact of wind-battery hybrid generation on isolated power system stability
Rogersten VSC-HVDC system modeling and validation
Jiang et al. Small-signal modeling and interaction analysis of LCC-HVDC systems based on harmonic state space theory
Chan et al. Real-time implementation of a HVDC-VSC model for application in a scaled-down wind energy conversion system (WECS)
CN107171355A (zh) 一种基于Clark变换的VSC‑HVDC***控制器设计方法
Ye et al. Study on Initialization Strategy of LCC-HVDC System
Li et al. Dynamic Inertia Modeling and Evaluation of MMC-HVDC with Virtual Inertia Control

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant