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摘 要

统一潮流控制器(UPFC)凭借其灵活和丰富的调控功能，成为灵活交流输电系统（FACTS）中的一颗闪闪新星，并广泛受到电力行业的关注。本文通过控制统一潮流控制器(UPFC)控制电力系统中的电抗、电压、相角、功率等参数来满足电力线路的需要，如提高线路的稳定性，降低电力系统的网络损耗，提高输电线路的传输能力等。统一潮流控制器的应用不仅能满足经济发展的需求，还能简单的解决电力行业的困扰问题。论文中，采用了传统PID控制和d-q控制策略等方法对UPFC进行建模，并在MATLAB的Simulink环境中搭建UPFC的仿真模型，研究UPFC的三种工作模式，验证其联合控制作用，并且通过仿真出的波形验证统一潮流控制器对系统中无功功率和电压恒定具有稳定和准确的调控作用。

关键词：柔性交流输电系统（FACTS）；统一潮流控制器（UPFC）；并联变换器；串联变换器

Simulation of UPFC

ABSTRACT

The unified power flow controller (UPFC) has become a new star in the flexible ac transmission system (FACTS) with its flexible and rich regulatory functions, and has been widely concerned by the power industry.Based on the unified control flow controller (UPFC) control of the power system reactance parameters such as power, voltage, phase Angle, to meet the needs of the power line ,such as improve the stability of the circuit to reduce the network loss of power system, in order to enhance the transmission capacity of transmission lines, etc., confirmed the unified trend of the application of the controller can meet the needs of economic development, also can simply solve the problem of electric power industry. In this thesis, the traditional PID control and d-q control strategy and other methods of UPFC modeling. In addition, the simulation model of UPFC was built in the Simulink environment of MATLAB, and the three working modes of UPFC were studied to verify its joint control effect. Moreover, the waveform simulation verified that the unified power flow controller had a stable and accurate regulation effect on the reactive power and voltage in the system.

Key words: flexible ac transmission system (FACTS),FACTS Unified power flow controller (UPFC),parallel converter,series converter

目 录

第一章 序言 1

1.1 柔性交流输电技术（FACTS）的简单介绍 1

1.1.1 柔性交流输电技术（FACTS）的概念 1

1.1.2 柔性交流输电技术（FACTS）的国内外研究和现状 1

1.2 统一潮流控制器（UPFC）的简单介绍 2

1.2.1 统一潮流控制器（UPFC）的概念 2

1.2.2 UPFC的国内外研究和现状 2

第二章 统一潮流控制器的工作原理 3

2.1 UPFC的基本结构及其工作原理 3

2.1.1 UPFC的基本结构 3

2.1.2 并联变换器和串联变换器的原理 4

2.1.3 传输系统的简单模型 4

2.2 UPFC的潮流控制功能 6

2.3本章小结 7

第三章 统一潮流控制器（UPFC）的数学模型 8

3.1 并联变换器的数学模型 8

3.2串联变换器的数学模型 10

3.3 本章小结 11

第四章 UPFC的建模与仿真 12

4.1 统一潮流控制器（UPFC）的模块说明 12

4.2 UPFC的仿真模型 12

4.3 UPFC模式控制 13

4.3.1 P-Q轨迹 13

4.3.2 UPFC模式控制 15

4.3.3 STATCOM控制模式 16

4.3.4 SSSC控制模块 16

4.4本章小结 17

第五章 结论与展望 18

5.1 结论 18

5.2 论文当中的不足和展望 18

致 谢 19

参 考 文 献 20

序言

1.1 柔性交流输电技术（FACTS）的简单介绍

1.1.1 柔性交流输电技术（FACTS）的概念

柔性交流输电技术（英称Flexible AC Transmission Systems，简称为FACTS）不单单是一项简单的技术，它是结合了电力电子技术、通信技术和控制技术、微机和微电子技术等电子和控制技术之后，衍生成的一门新的技术，它主要用来灵活控制交流输电系统。[^[1]]FACTS的概念是被美国的电力科学研究院的电力专家N.G.Hingorani博士在1986年首先通过美国电力科学院杂志（EPRI Journal）提了出来。

FACTS 将紧跟时代变化的电力电子技术和电力系统里面传统的功角控制元件、阻抗控制元件和电压控制元件结合了起来，用大功率电力电子器件代替以前传统的机械高压开关，从而灵活、快速、准确地改变电压、线路阻抗和功角等系统参数，在不改变网络结构的情况下，大幅度提高电网的输电能力以及潮流、电压的控制能力和系统的动态性能。[^[2]]

柔性交流输电技术能通过改变输电网络的参数（相角、电压、线路阻抗等）和网络的结构来直接控制输电线路的潮流，它的最大特点是大功率，高速度，精准连续。它的方法代替了较为传统的电磁、电子和机械的控制手段，使得交流输电系统的功率有较高的可控性，而且能够降低系统的网络损耗及发电成本，从而大幅度提高了系统的可靠性和稳定性。

1.1.2 柔性交流输电技术（FACTS）的国内外研究和现状

由于发达国家的科研技术领先我国很多，所以他们已经研究出来了很多应用柔性交流输电技术的实际装置并且投入运行中。然而，并不是所有的装备都能如鱼得水的大量发展，受到技术方面和经济方面等的因素，柔性交流输电技术设备中并联型设备应用的比较多。比如静止同步补偿器英文名是Static Synchronous Compensator，简称为STATCOM)和各种静止无功补偿器(英文名是Static Var Compensator，简称为SVC)。

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