[发明专利]面向直流电力系统的统一直流潮流控制器

说明书

本发明提供了一种面向直流电力系统的统一直流潮流控制器，包括第一旁路开关等，第八二极管与第二IGBT管的集电极连接且与第一电容并联，第一电容与第一旁路开关并联，第二电容与第二旁路开关、第九二极管并联，第九二极管与第三二极管的发射极连接，第十二极管与第四IGBT管的集电极连接。本发明能主动控制两条线路潮流，能适用于多潮流控制目标的场合，增大了多端直流输电系统的潮流控制自由度。

技术领域

本发明涉及一种控制器，具体地，涉及一种面向直流电力系统的统一直流潮流 控制器(Unified DC Power Flow Controller，简称UDCPFC)。

背景技术

柔性直流输电以其显著的技术优势，在大容量远距离电力输送、大规模可再生能源 发电并网等方面日益起到愈发重要的作用。对于复杂多端直流输电系统，其直流线路数往往大于换流站数目，在任意一条线路上缺乏主动潮流分配与协调控制能力。学者们提 出在直流电网中引入直流潮流控制器以增加直流潮流的控制维度，实现控制各条线路潮 流的目标。

决定直流电网中的潮流因素仅为线路电阻和线路端电压，故改变直流电网的潮流必 须通过改变线路的电阻和线路端电压来实现。从功能看，直流潮流控制器分为电阻型直流潮流控制器和电压型直流潮流控制器。电阻性直流潮流控制器的拓扑和控制较为简单，等效于增大输电线路的等效电阻，但具有损耗较大、潮流仅能单向调节的缺点。相比于 电压型潮流控制器，电阻性潮流控制器实用性较低。

从拓扑结构分类，电压型直流潮流控制器分为直流变压器、串联可调电压源和线间 直流潮流控制器。直流变压器的输入和输出侧连接不同电压等级直流电网的正极性线路 和负极性线路，等效于在输电线路中串联了一个可调电压源，进而改变线路的潮流，但装置需要承受系统级电压，设计复杂且成本较高。在正极性线路或负极性线路中串联可 调电压源，进而调节线路潮流，装置所需承受电压等级和功率等级较低，但需要提供外 部电源。线间直流潮流控制器将一条线路上的部分功率转移到另一条线路，利用线路之 间的功率交换实现两条线路的潮流控制，无需外部电源。文献一(Chen W，Zhu X，Yao L Z，etal.An interline DC power-flow controller(IDCPFC)for multiterminal HVDC system[J].IEEE Transactions on Power Delivery，2015,30(4):2027-2036.)提出一种电感 作为能量转移枢纽的新型线间直流潮流控制器，线路串电容的方式较大幅度降低了电压、 电流纹波。文献二(Chen W，Zhu X，Yao L Z，et al.A novel interline DC power flowcontroller(IDCPFC)for meshed HVDC grids[J].IEEE Transactions on PowerDelivery，2016， 30(4)：1719-1727.)改进了该线间直流潮流控制器，引入耦合电感使用使其能适用于线 路潮流反转的场合，满足不同潮流方向场合的需要。然而，线间直流潮流控制器作为调 节两条线路潮流的电压源型直流潮流控制器。仅能主动控制一条线路的潮流，另一条线 路潮流的被动控制，无法同时主动控制两条线路的潮流，应用场合受限。

根据文献一，线间直流潮流控制器的特征是仅依靠输电线路间的功率流动来实现直 流潮流控制，在两条输电线路中串入两个功率相互交换的可调电压源，省去可调电压源的外部电源以及可调电压源与串入可调电压源之间的高压隔离功率传输路径。从线间直流潮流控制器的控制效果上看，线间直流潮流控制器有效地控制一条线路的潮流，另一 条线路的潮流被动变化，即单一的线间直流潮流控制器只能实现单一目标的直流潮流控 制。对单条线路的潮流控制，线间直流潮流控制器具有潮流双向调节、容量小、损耗小 和不需要外部电源的优点。