旋转潮流控制器（RPFC）具有控制方式灵活和调节精度高等优势，可有效解决配电网区间联络线的潮流越限问题。华北电力大学新能源电力系统分析与稳定控制研究团队针对RPFC接入后存在其输出有功与无功功率耦合的问题，提出了功率解耦控制方法，即基于余弦定理得到多个电气相量参数，根据线路功率目标值分别计算RPFC输出电压的dq轴分量设定值，形成线路功率的闭环解耦控制。通过不同场景下的控制实验验证了所提方法的有效性。

  由于分布式能源的随机性和波动性带来多种运行风险，国内重点开展了配电网柔性互联技术探讨研究，并按网架结构分为花瓣型、钻石型以及开关站单环网等配电结构，但其均面临联络线路功率难以有效控制的难题。因此，提高电力系统的潮流可控性和稳定能力将成为配电网的工作重点，而研发具备线路功率控制功能的柔性互联装置慢慢的变成为解决以上问题的关键。

  现有电力电子式潮流控制器存在热容量小、抗冲击能力弱、成本高等不足，难以在配电网场景大规模推广应用，但其针对输电网的功率操控方法仍可为配电网的柔性互联提供参考。目前对RPFC的研究主要为输电网场景下的分析，而RPFC在配电网中的应用可避免传统变压器的使用从而节省本金，且配电网高阻抗比线路特性与输电网不一样，因此需进一步研究适用于配电网的RPFC功率解耦控制方法。

  RPFC的拓扑结构如图1所示。RPFC核心部件为2台RPST，其转子绕组并联，定子绕组串联。线利用电磁感应对转子绕组励磁产生并联电压Urt。认为2台RPST定转子绕组变比一致，且定子绕组阻抗相同，即k1=k2=kst，Zst1=Zst2=Zst。通过调节2台RPST旋转角α1和α2，分别产成两个幅值恒定不变，相位连续可调的定子电压Ust1和Ust2。定子电压串联后为线路提供幅值和相位均连续可调的补偿电压ΔU。

  ①首先将电压U1作为基准电压，并采用基于相量余弦定理计算方式得到各相量的幅值与相位，同时可计算出各电压相量的dq轴分量。

  ②其次测量RPFC两端线路功率Pk与Qk，当控制左端线路有功与无功功率时，k=1；当控制右端线路有功与无功功率时，k=2。经PI闭环控制后得到Pk*和Qk*。

  ④然后通过f(Uk)与g(Uk)和经PI控制后的线路功率计算得RPFC输出电压dq轴分量设定值ΔUd_set与ΔUq_set。

  ⑤最后将ΔUd_set与ΔUq_set合成得到输出电压幅值与相位设定值ΔUset与φset，并计算旋转角设定值α1_set和α2_set，经PI闭环控制后对RPFC旋转角α1和α2进行调节，控制电压ΔU幅值与相位的连续输出，实现线路有功与无功功率的解耦控制，对改善系统可靠具备极其重大意义。

  为验证RPFC对线路有功与无功功率解耦调控的有效性，研究人员研制了一台如图3所示的容量为40kVA的RPFC实验装置，搭建了380V电压等级下的潮流控制场景，分别在设定值变动与负载扰动情况下来控制实验。

  设置负载功率恒定不变，RPFC投入运行后，通过改变线路功率设定值，控制线路有功与无功功率的实验波形如图4所示。

  将线路功率设定值固定不变，RPFC投入运行后，通过改变负载功率大小，控制线路有功与无功功率的实验波形如图5所示。

  由图4和图5可得，当线路功率设定值发生变动或源-荷功率突变时，RPFC均可通过解耦控制将线路有功和无功功率控制在设定范围内，具有较好的控制效果。

  为解决RPFC接入后有功与无功功率调节的耦合问题，设计了一种基于相量余弦定理的有功与无功解耦操控方法，实现潮流精准控制。研制了一台小容量RPFC样机并搭建了380V电压等级下的潮流控制场景，验证了RPFC的功率控制效果并得出如下结论：

  1）RPFC通过调节两个旋转角的大小可输出幅值与相位均连续可调的合成电压，实现线路有功与无功功率的连续解耦控制。

  2）当线路功率设定值发生变动或源-荷功率突变时，RPFC均可通过解耦控制将线路有功和无功功率控制在设定范围内，具有较好的控制效果。

  3）RPFC是线路潮流精准调控和区间柔性互联的有效解决方案之一，所提控制策略为RPFC的实际工程应用提供了技术参考。

  “新能源电力系统分析与稳定控制研究团队”是华北电力大学“河北省分布式储能与微网重点实验室”核心研究团队。长期从事新能源电力系统稳定控制、新能源发电并网技术、电动汽车安全充电等方面的研究。团队人员构成情况：教授1人，副教授2人，讲师2人，在读博士生研究生5人，在读硕士研究生50余人。项目情况：国家“863计划”项目2项、国家科技支撑计划项目1项、国家自然科学基金1项、北京市自然科学基金1项、河北省自然科学基金7项、河北省科技支撑计划项目2项、国网总部科技项目1项、雄安新区重大专项项目1项。

  该工作发表论文的通讯作者为华北电力大学颜湘武教授，长期从事新能源电力系统稳定与自治控制、分布式发电并网与系统特性分析、新型储能与节能等领域研究。河北省分布式储能与微网重点实验室副主任，河北电机工程学会理事，中国电源学会元器件专委会委员，河北省充电与储能专业方面技术委员会理事，美国威斯康辛麦迪逊大学访问学者。主持国家863计划、国家自然科学基金、河北自然科学基金等国家及省部级纵向项目20余项；获得中国电力科技奖一等奖1项和三等奖1项、江苏省科学技术进步二等奖1项、河北省科学技术三等奖2项；SCI、EI收录论文100余篇；授权国家发明专利30余项。

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