
UPFC:基于MATLAB/Simulink的统一潮流控制器(UPFC)仿真模型(各个版本均适用)
最近在倒腾电力系统柔性交流输电设备,发现统一潮流控制器(UPFC)这玩意儿真是电网里的变形
金刚。它既能控电压又能调功率,直接把传统电网玩出了花。咱们今天不搞理论推导,直接上MATLAB/Simul
ink撸个仿真模型,手把手教你用最简单的模块搭出专业级效果。
先看整体架构(图1),UPFC核心就是俩背靠背的VSC换流器。并联侧负责稳住母线电压,串联侧专治
各种线路功率不服。重点来了——Simulink里直接拽出**Universal Bridge**模块,把参数面板里的Number
of bridge arms改成3,Snubber resistance填个1e5,别问为啥,这么设能避开很多玄学报错。
直流电容参数设置是门艺术,这里给个万能公式:
```matlab
C_dc = (2*S_rated)/(3*V_dc^2*2*pi*f*0.05); % 纹波控制在5%以内
V_dc = 1.5*V_ll; % 直流电压取线电压1.5倍
```
把这段扔进Model Properties的InitFcn回调,保证每次仿真自动计算。遇到过压问题?把1.5改成1
.35试试,电网仿真有时候得靠玄学调参。
控制环节才是重头戏。并联侧搞双闭环控制,外环控电压内环怼电流。看这段DQ解耦代码:
```matlab
function [Vd_ref, Vq_ref] = fcn(Vabc, Iabc, Vdc)
% DQ变换核心逻辑
theta = wrapTo2Pi(2*pi*50*t);
dq_matrix = 2/3*[cos(theta) cos(theta-2*pi/3) cos(theta+2*pi/3);
-sin(theta) -sin(theta-2*pi/3) -sin(theta+2*pi/3)];
Vdq = dq_matrix * Vabc';
Idq = dq_matrix * Iabc';
% 外环PI计算
Vd_ref = Kp_v*(Vdc_ref - Vdc) + Ki_v*integral_error;
```
注意那个wrapTo2Pi函数,能避免角度跳变引发的仿真崩溃。很多人在这个坑里摔过跟头,仿真跑着
跑着突然发疯多半是角度没处理好。
串联侧控制更刺激,得同时伺候有功无功。推荐用Power GUI工具箱里的FFT分析功能,实时监控谐
波含量。见过有人参数调飞了导致THD飙到15%,电网直接表演烟花秀。
最后来个仿真对比(图2),没UPFC时线路功率跟过山车似的,加上之后立马老实。重点看0.2秒时突
加负载的响应曲线——好的控制应该在5个周波内稳住阵脚。要是出现低频振荡,别慌,把PI参数里的Ki值砍
半试试。