统一潮流控制器的作用及原理介绍

由变压器T₁、变压器T₂、电容C、变换器Ⅰ、Ⅱ及控制电路组成的电力电子变换系统可实现对负载基波电压、线电流、线路的有功功率和无功功率进行调整，该电路称为电力系统统一潮流控制器，其主电路如图7-60所示。首端电压为，输电线路等效电抗为X_L，输电线路的末端输出电压为。三相桥电压型变换器Ⅰ经过变压器T₁并联到电网上，变换器Ⅱ的交流端电压经过变压器T₂串联接到电力传输线上。变换器Ⅰ、Ⅱ都是采用DC-AC双向变换器，它们中间接一个大电容C。

图7-60 统一潮流控制器主电路

图7-61 统一潮流控制器相量图

通过控制变换器Ⅱ输出的串联补偿电压的大小和相位就可以调节线路电流的大小和相位，改变电网线路中流过的有功电流、无功电流，输电线路传输的有功功率和无功功率以及电压都可以得到调控。图中首端电压的相位超前末端输出电压的角度为δ，当输电线路上引入补偿电压ΔU·后，输电线路首端电压由变为。、、及的相量图如图7-61所示。从相量图可以看出，超前的相角为α，超前的相角为（α+δ），当α在0～2π之间时，根据叠加原理，串联补偿电压产生的线路电流增量为，滞后，又由于超前的相角为（α+δ），所以比滞后γ=90°-（δ+α），的有功电流为，无功电流ΔIsinγ。输电线路末端的有功功率增量ΔP和无功增量ΔQ分别为

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如果ΔU=0，则此时的输电线路传输功率P₀、Q₀为

引入串联补偿电压后，输电线路传输到线路末端的功率为

可见，在、和δ不变的条件下，通过改变补偿电压的大小和相位α，就可以调控ΔP和ΔQ的大小和方向。

当变换器Ⅱ工作在逆变情况向电网输送有功功率时，变换器Ⅰ应该工作在整流状态，它向电网吸取有功功率；相反，如果变换器Ⅱ工作在整流状态，它向电网吸取有功功率，变换器Ⅰ则工作在逆变状态，它向电网输送有功功率。因此，变换器Ⅰ和变换器Ⅱ的有功功率应该协调控制。