摘要摘要随着社会对电能的需求日益增长，电力系统的规模不断扩大，但资金、地理环境等因素的限制在原有网络难以建设新的输电线路，致使有的输电线路在接近于极限附近运行，不利于系统的稳定运行。近年来，随着电力电子技术的发展而出现的灵活交流输电系统（FlexibleACTransmissionSystem，FACTS）技术能够对电网进行改造和控制，提高输电线路的输送能力，为解决此类问题提出了有效的手段。相间功率控制器(InterphasePowerController，IPC)被电力工作者认为是当前最适合开发应用的FACTS设备之一,它通过等效改变线路的电抗、移相角等参数改变线路的输送能力，在增加线路的传输功率、增强线路潮流的可控性、限制短路电流等方面都具有优良的特性。我国的远距离输电较多，而且电网结构相对比较薄弱，开展如何利用IPC提高系统运行稳定性具有重要的意义。本文在介绍IPC基本结构的基础上，阐述了IPC潮流控制的基本原理；说明可以通过晶闸管触发控制IPC的电感和电容支路构成TCIPC，并建立了TCIPC在dq0坐标下控制功率与晶闸管触发延迟角之间关系的数学模型。依据TCIPC功角特性说明了调节IPC电感支路参数可以控制联络线传输功率达到改善系统稳定性的机理。根据TCIPC的PI控制的基本原理和TCIPC的感抗参数与联络线传输功率的关系，以电流作为TCIPC晶闸管触发控制的同步信号，将感抗期望值作为该控制器的参考信号，设计了TCIPC触发角校正的PI定阻抗控制器；并搭建了带IPC简单系统模型进行仿真。仿真结果验证了该控制器的有效性，并说明通过对TCIPC感抗的控制，可以改善带IPC系统的暂态稳定性。分析了调谐型IPC与非调谐型IPC的功率调节能力，基于微分几何理论的状态反馈精确线性化方法将带调谐型IPC的简单系统非线性状态方程进行精确线性化，并在此基础上设计了TCIPC的非线性最优控制器。仿真结果表明该控制方法与传统的PI控制相比，系统的阻尼性能增强，能够抑制系统的功角振荡，可以较大幅度的提高系统的暂态稳定性。关键词：相间功率控制器；PI控制器；非线性最优控制；暂态稳定AbstractAbstractWiththeconstantexpansionofpowersystem,itisdifficulttobuildnewtransmissionlinesduetocapital、geographicalenvironmentandotherfactors,leadingtransmissionlinesrunnearthelimit.Itthreatsthestabilityofpowersystemoperation.Inrecentyears,withthedevelopmentofpowerelectronicstechnology,theFlexibleACTransmissionSystems(FACTS)technologyemergesanditcanimprovethetransmissioncapacityoftransmissionlinestoprovidesomeeffectivemeanstosolvethisproblem.InterphasePowerController(IPC)isconsideredthemostsuitableforthedevelopmentandapplicationinFACTSdevicesbypowerworkers.Itchangesthelinetransmissioncapacity,increasesthelinetransmissionpower,enhancesthecontrollabilityofthepowerflowlineandlimitsshort-circuitcurrentbychangingthelinereactance、shiftangleandotherparameters.InChina,therearemorelong-distancetransmissionandgridstructureisrelativelyweaker.SohowtouseIPCtoenhancesystemstabilityisofgreatsignificance.Inthispaper,basedonthebasicstructureofIPC,theprincipleofthepowerflowofIPCisintroduced.ThyristorControlledInterphasePowerController(TCIPC)iscomposedbytheequivalentsusceptanceoninductivebranchandcapacitivebranchcontrolledbythyristortrigger.Mathematicalmodelcoordinatesofrelationshipbetweenthecontrolledtransmissionpowerandtrigger-delayedangleofthyristorinthedq0isestablished.Accordingtopower-anglecharacteristicofTCIPC,regulatingtheinductivebranchparametersofIPCwillimprovetransientstabilityisexplained.BasedontheprincipleofPIcontrolofTCIPCandrelationshipbetweeninductanceparametersandtie-linetransmissionpower,thecurrentisselectedasthesynchronicsignaltoshutthyristorandtheexpectedvalueofinductanceisselectedasreferencesignal,thenPIfixedimpedancecontrolleroftriggeringanglecorrection...
