3。6  本章小结 26

4  参数设计与开环仿真 27

4。1  前级占空比信号的生成 27

4。2  前级变换器电路参数设计 28

4。3  开环仿真分析 29

4。4  阻抗补偿 33

4。5  本章小结 35

5  闭环控制算法及仿真 36

5。1  相角调节的控制参数选取策略 36

5。2  输出电压相位的检测与计算 37

5。3  相位角闭环控制策略 38

5。4  闭环仿真分析 39

5。5  本章小结 45

结论 46

致谢 47

参考文献 48

1  绪论

1。1  研究背景

随着世界范围内经济快速发展，各个行业对电能传输的容量和质量都有着更高的要求与期望。而电力系统作为世界上最复杂的人造系统，其建设周期长、投资巨大、电能传输的控制保护系统要求较高[1]。提高输电线路潮流控制能力有助于提高电能的利用率和传输能力，具有极其重要的经济效益与工程实用价值。

如图1。1所示电能传输系统，A到B传输的有功功率PR和无功功率QR关系式如下：

图1。1 电能传输系统

式中，USm为发送端A处电压的幅值，URm为接收端B处电压的幅值，为A端电压超前B端电压的相位，X为线路阻抗。从上式可以看出，PR和QR由两端电压幅值、相位差和线路阻抗决定[2]。通过调节相应的参数即可控制电网中的电能传输。

在放射状输电系统中，通过并联无功补偿装置和抽头变压器来控制线电压幅值[3]。

①并联无功补偿器：

(1)晶闸管投切电抗器(TSR)、晶闸管控制电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)均属于静止无功补偿器(SVC), 如图1。2所示[4]。

图1。2  SVC 

SVC通过晶闸管的控制，可以改变线路的等效电抗，从而调节补偿无功功率。所不同的是，TSR、TSC的等效电抗只能阶梯式地变化，而TCR的有效电抗可连续变化。

 (2)静止同步补偿器(STATCOM) 

电压型STATCOM (VSC)和电流型STATCOM (CSC)如图1。3所示。STATCOM并于电网中，起可控电流源的作用，其根据负荷无功电流的变化而快速改变，从而动态补偿电网所需无功功率[5]。

图1。3  STATCOM电路结构

由上述分析可知，STATCOM和SVC可为输电系统提供无功补偿，从而调节节点电压。但由于并联无功补偿需选择合适的节点安装设备，且系统运行方式变化复杂，构建模型困难。对于网状电网系统，由于其不能控制各支路电流，此方法不适用。

②抽头变压器：

抽头变压器是通过调节变压器副边绕组的匝数来调节电压的[6]。适用于大功率变换场合。但在绕组中存在电流不均分问题，不工作的绕组部分会感应出涡流损耗，且参数设计复杂。

在网状电能传输系统中，第一条达到热极限的线路影响了整个电网电力传输能力，因为此时其它线路的载流能力未充分利用。通常有以下方法来充分利用输电线路的载流能力：调节电网电压的相位、调节线路阻抗、同时调节电网电压的相位和幅值[3]。