電力電子變壓器PET（PowerElectronicTrans-former）是一種通過電力電子變換實現電力系統中的電壓變換和能量傳遞的新型變壓器3"3.PET的突出特點在于通過變壓器原、副方電壓源變換器對其交流側電壓幅值和相位的實時控制，可以實現變壓器原、副方電壓、電流和功率的靈活調節。因此，PET可以滿足未來電力系統很多新的要求，包括：整合各種交直流分布式電源、更高的穩定性、更加靈活的輸電方式、實現電力市場下對功率潮流的實時控制等。我國地域廣，主要電源點與主要負荷區距離遠，因此需要高壓、大容量遠距離輸電系統，如西電東送工程等，如果能實現發電機勵磁和PET的綜合協調控制，將有望大幅度提高遠距離輸電系統的穩定性。

　　利用PET提高電力系統穩定性在原理上與柔性交流輸電系統器件統一潮流控制器UPFC（UnifiedPowerFlowController）不同，本文提出在遠距離輸電系統的線路中間通過PET接入另一電力系統的方案（該系統容量可以較小或是一個發電站）。由于PET易于實現功率雙向流動，因此可以通過優化的控制策略，有效提高遠距離輸電系統振蕩阻尼和穩定性。而UPFC是利用電力電子裝置對線路潮流進行控制4，5.UPFC由串聯變換器和并聯變換器組成，它們的直流側由一個公共電容連接，其中串聯變換器實現有功和無功控制，并聯變換器提供有功或吸收串聯變換器的有功及向接入點注入無功。

　　本文首先對系統進行簡化，把PET等效為一個可控電壓源，然后建立發電機和PET構成的電力系統的數學模型，系統狀態方程中的狀態變量分別為發電機功角、角速度、機端電壓，控制量為發電機勵！！0！通過-，3/0坐標變換m，得到：的新方法，建立如口圖I1所示的模型塍」shingHo，磁電壓、可控電壓源的幅值和相角，在此基礎上推導出了PET和發電機勵磁的比較優協調控制規律。仿真結果表明，本文所提出的控制器在系統發生擾動情況下大幅度地提高了系統阻尼，改善了系統的電壓特性，提高了系統的暫態穩定性。

　　1PET工作原理PET的設計思路來自于一種具有高頻連接的AC/AC變換電路%6，其基本工作原理如所示。

　　圖中高頻變壓器起隔離和變壓作用，由于鐵芯式變壓器的體積與頻率成反比，所以高頻變壓器的體積遠小于常規工頻變壓器，同時其整體效率高。從目前的研究成果看，PET的具體實現方案又可分為兩種形式：一種是在變換過程中不含直流環節，即直接AC/AC變換%.3，其原理是在高頻變壓器原方進行高頻調制，在副方同步解調；另一種是在變換過程中存在直流環節，通常是在變壓器原方進行AC/DC變換，將直流調制為高頻信號經高頻變壓器耦合到副方后，在副方進行DC/AC變換。兩種方案相比，由于后一種方式具備良好的控制特性，通過脈寬調制（PWM）技術可實現變壓器原、副方電壓、電流和功率的靈活控制，有望成為今后的發展方向。

　　PET物理模型假設PET原方接無窮大系統，系統母線電壓為！"！0，并且其電壓大小和相位均保持不變；副方接到輸電線路中間，其端電壓為！！a-.PET原方與無窮大系統間的交換功率為i，副方的輸出功率為2，2，不計PET中間環節器件的損耗，=%），由到無窮大系統發出或吸收的功率不受限制，可知PET副方電壓相角！）、幅值！2均可任意變化，即相當于可控電壓源。所以，當PET?側接無窮大系統時，另一側可以等效為一個可控電壓源。

　　2PET和發電機勵磁的比較優協調控制器設計性能的1含PET的單機無窮大系統PET副方接在輸電線路中間，原方連接到無窮大系統，根據上面分析可把PET等效為可控電壓源，其幅值和相位分別為！。和！。由PWM調制原理可知中通過控制調制度（和調制角可以調節副方電壓幅值！2和！2的大小，即可調節可控電壓源電壓幅值！。和相位！的大小，從而實現對有功和無功的調節。根據所建立的模型設計一種PET與發電機勵磁的比較優協調控制器，實現PET與系統的功率雙向傳輸，從而改善系統電壓和發電機功角等特性。設線路總長度為），PET的位置與線路始端的距離為卩）。

　　單機無窮大系統發電機采用三階實用模型，機械功率恒定，線路忽略分布電容及損耗，可列寫如下微分方程：網絡在同步坐標/壓源幅值；！為PET等值電壓源相位角；'='"2+將網絡方程實部、虛部分開有再由得到：的解。

　　變換后比較終可得比較優協調控制器的控制規律為Au=-'AZ 3仿真研宄為了分析在各種擾動下各狀態量及PET與系統交換功率的變化狀況，本文對如所示單機無窮大系統進行了仿真研究。

　　=0.0；線路參數為-，0=0.1625，-n==0.35；仿真中采用三階發電機模型，狀態變量X=（w）。發電機-PET組的初始運行狀態為1= 1.0，1'=0.6，2'=0.4（未標單位的為標么值）。為不失一般性，仿真中假設PET接在線路的中間，即/3=0.5，仿真中研究了下列不同擾動下的系端電壓值5%階躍后的系統響應。仿真結果如所示。

　　b.擾動2%擾動2為=0.5s時發電機機端三相對地短路，0.1s后切除。仿真結果如所示。

　　制性擾動rt究1了發局lish峋冊氣獄機錢理對p地S后應1et從圖中可以看出，本文所提出的PET和發電機勵磁的比較優協調控制器在三相短路故障情況下可快速平息系統擾動，同時短路后系統電壓很快恢復。

　　綜合以上仿真結果可以看出，發電機功角、電壓以及PET與系統之間的交換功率在擾動后振蕩幅度很小，能夠迅速恢復穩定。因為PET能夠實現對電壓、電流和功率的靈活調節，通過發電機勵磁和PET的比較優協調控制，可根據系統的需要，實現PET與系統之間功率的迅速交換和雙向流動，提高了系統阻尼，有效抑制了擾動下系統的振蕩，使其迅速恢復到穩定運行狀態，從而大幅度提高電力系統暫態穩定性。

　　4結論本文提出一種通過PET改善電力系統動態特性的新方法，依據PET的功率特性，把PET并接入遠距離輸電線路的中間實現和另一系統相連，并且在此基礎上建立了PET和同步發電機勵磁的比較優協調控制器。控制器中的控制量分別為發電機勵磁電壓、等效可控電壓源的電壓幅值和相角，狀態量為發電機的功角、角速度、機端電壓。

　　仿真結果表明，該方法有著良好的效果，通過比較優協調控制，在擾動下表現出了很好的性能，有效地提高了擾動條件下的系統阻尼。本文的研究顯示了PET應用于電力系統的巨大潛力，同時為提高電力系統穩定性提供了一種可行的方法。