论文总字数：20686字

摘 要

随着国民经济的发展以及电子信息技术的进步，传统配电网正在逐渐向智能现代配电网转型。这就对配电网的供电能力、提供的电能质量以及供电可靠性提出了更高的要求。配电网在向前不断发展过程中大量分布式发电、智能电网的发展普及对潮流控制技术提出了新的挑战。国内外已有大量的柔性交流输电装置应用于配电网中，在电网潮流控制、提高电力系统运行经济性方面发挥了极其重要的作用。由于大容量、损耗高的电力设备或装置已经越来越不符合现代智能电网的发展需要，故而容量小、更加灵活的分布式潮流控制器逐渐成为交流输电潮流控制的未来趋势。

本文首先简单介绍了研究背景和研究现状，对分布式潮流控制器的基本结构作了研究，并且建立了等效模型来说明其工作原理；从理论计算的角度证明了分布式潮流控制器控制潮流的可行性，并详细分析了其潮流控制能力；再对分布式潮流控制器的控制策略作了分析说明，总体的中央控制根据系统需要提供相应的指令信号，并联侧控制器则需控制并联侧与系统接入点的母线电压，维持并联侧耦合直流电容电压的稳定，并保持谐波侧注入三次谐波电流的恒定。串联侧变流器则需维持串联侧直流电容电压的稳定，并逆变产生基波电压来控制线路的有功功率和无功功率。

根据分布式潮流控制器的数学模型和控制策略，在PSCAD软件中搭建了相应的仿真模型，验证了其在稳态和单相短路时的潮流控制能力。

关键词：分布式潮流控制器，三次谐波，功率交换，PSCAD仿真

Abstract

With the development of electronic information technology and national economy, the traditional distribution network is gradually transforming to a smart modern grid, which put forward higher requirements to the ability of power supply, the power quality of distribution network and reliability of power supply. Forward the development process, a lot of distributed generation in distribution network the development trend of the popularity of smart grid control technology presents new challenges. There are a large number of FACTS device is applied to the distribution network at home and abroad, which played an extremely important role in the power flow control technology and improve the operation economics of power system.Due to the large capacity and high power consumption equipment or device could no longer meet the development needs of modern smart grid, and therefore, distributed power flow controller with small-capacity, highly flexibility gradually become the future trend of AC transmission flow control.

This paper introduced the research background and current situation, studied the basic structure made of Distributed Power Flow Controller, and established an equivalent model to explain how it works; proved the feasibility of distributed power flow controller to control the trend from a theoretical point of view, and analyzed its flow control in detail; then described analyzed the control strategy of distributed power flow controller. Central control is required to provide a command signal according to needs of the system, the parallel side controller is required to control the the system bus voltage of access point, in parallel to maintain a stable DC-side coupling capacitor voltage and to maintain third harmonic currents a constant in injection harmonic side. Series-side converter is required to maintain the series direct-current capacitor voltage and an inverter to generate a fundamental wave voltage to control active and reactive power.

According to the mathematical model and control strategies of distributed power flow controller, and an simulation model was built in PSCAD to verify its power flow control capability in the steady state and its single-phase short circuit.

Key Words: Distributed power flow controller, the third harmonic, power exchange, PSCAD simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 2

第2章 DPFC的结构和原理分析 4

2.1 含DPFC的系统结构 4

2.2 DPFC的工作原理 4

2.2.1 DPFC功率交换原理 4

2.2.2 DPFC的运行原理 5

2.3 DPFC的工作模式 7

2.3.1 并联侧工作模式 7

2.3.2 串联侧工作模式 8

2.4 DPFC的潮流控制能力 9

第3章 DPFC的控制方法研究 13

3.1 DPFC总体的控制方法 13

3.2 并联侧的控制策略 13

3.3 串联侧的控制策略 14

第4章 DPFC的仿真分析 16

第5章 总结与展望 22

5.1本文总结 22

5.2学习展望 22

参考文献 24

致谢 26

第1章 绪论

1.1 研究背景

时至今日，现代配电正呈现出如下特点：大量分布式电源接入电网，集中式发电和分布式发电并行，越来越多非线性负载的出现，这给配电网的供电能力、供电质量和供电可靠性提出了更高要求。“互联网”的普及、电子信息技术及计算机软件技术的飞速发展，促进了电网设备的智能化、数字化与网络化，从而促进了电网的发展，传统配电网向高效智能现代配电网转型已成为必然趋势^[1]。

近些年来，大量分布式电源能够随时接入到电网中，其能有效缓解能源利用与环境保护之间的关系，但是新能源的大量并网也让我国电网面临着一些新的问题，它要求电网要拥有较强的供电能力，还要求电网在供电时维持电力系统的稳定。此外，分布式新能源电源供应能力和负荷需求无法实时匹配。部分地区电网弃风弃光现象严重，造成能源的大量浪费。第二，也是配电网中长久存在的问题，即三相不对称。配电网的结构对称是配电网安全供电的重要前提，也是用户获得良好电能的必然要求。从电网侧来看：配电网的结构不对称会造成线路的电压、电流、功率不对称，这将降低线路和配电变压器的供电效率与线路功率传输能力，甚至有可能造成某相线路过载甚至超过热稳，引发更大的故障。从用户侧来看：配电网的结构不对称会造成线路的电压、电流不对称，不管是三相负荷还是单相负荷，轻则影响电器工作性能，缩短工作寿命，重则直接损坏电器，甚至对人身安全造成危害。

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