本發(fā)明涉及柔性交流輸電技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的功率振蕩抑制器及其抑制方法。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)穩(wěn)定是電網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，一旦遭到破壞，必將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和災(zāi)難性后果。為實(shí)現(xiàn)國(guó)家總體能源發(fā)展及布局方針，“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)、廠網(wǎng)分開”己成為21世紀(jì)前半葉我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展的方向。電網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)可以合理利用能源資源，提供相互支援，極大地提高了發(fā)電和輸電的經(jīng)濟(jì)可靠性，但它同時(shí)也帶來(lái)了一些新的問(wèn)題。隨著電力網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)程度的不斷提高，系統(tǒng)越來(lái)越龐大，運(yùn)行方式越來(lái)越復(fù)雜，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的難度也越來(lái)越大，使電網(wǎng)的安全穩(wěn)定問(wèn)題越來(lái)越突出。在現(xiàn)代大電網(wǎng)中，各區(qū)域、各部分互相聯(lián)系、密切相關(guān)、在運(yùn)行過(guò)程中互相影響。如果電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不完善，缺少必要的安全措施，一個(gè)局部的小擾動(dòng)或異常運(yùn)行也可能引起全系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)，甚至造成大面積的系統(tǒng)瓦解。近年來(lái)世界范圍的電力工業(yè)改革日益加快，逐步建立了競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制下的電力市場(chǎng)。電網(wǎng)的開放和商業(yè)化運(yùn)營(yíng)使得電力系統(tǒng)運(yùn)行越來(lái)越接近系統(tǒng)極限。這些都對(duì)穩(wěn)定分析與控制提出了新的挑戰(zhàn)。因此安全穩(wěn)定問(wèn)題已成為發(fā)展大型電力系統(tǒng)需認(rèn)真研究并解決的問(wèn)題之一。

系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題即系統(tǒng)在受到各種擾動(dòng)后能否恢復(fù)到可以容許的平衡狀態(tài)。擾動(dòng)包括負(fù)荷突變、發(fā)電機(jī)故障或出力突然變化、輸電線路發(fā)生故障等。在擾動(dòng)下，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)功角振蕩、功率振蕩、電壓振蕩、頻率不穩(wěn)定等。

功率振蕩問(wèn)題通常為系統(tǒng)振蕩阻尼不足的問(wèn)題，目前采取的方法主要有利用電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS)以控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁以提高系統(tǒng)振蕩的阻尼，另外還有利用附加穩(wěn)定信號(hào)調(diào)制高壓直流(HVDC)輸電的換流器控制和柔性輸電裝置FACTS(如可控串補(bǔ)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器等)控制等措施。

發(fā)明專利CN 102801160 B，提出基于電壓幅值與相角控制的動(dòng)態(tài)潮流控制器及其控制方法，雖可解決部分問(wèn)題，但其相角調(diào)節(jié)范圍只能超前不能滯后，故只能單向調(diào)節(jié)系統(tǒng)潮流，不具有雙向調(diào)節(jié)能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于寬范圍可控變壓器的功率振蕩抑制器，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)功率振蕩時(shí)，它根據(jù)控制規(guī)律，利用已有傳輸線路的多分頭變壓器，通過(guò)快速的電力電子開關(guān)對(duì)變壓器分接頭輸出電壓幅值和相角進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，從而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率振蕩抑制器輸出的有功功率和無(wú)功功率，使電網(wǎng)盡快地恢復(fù)穩(wěn)定；控制可控變壓器分接頭的電力電子功率管容量?jī)H為可控變壓器容量的一部分，因而成本低、可靠性高。它將提高電力系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，使我國(guó)電網(wǎng)真正成為堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的電網(wǎng)功率振蕩抑制器，其特點(diǎn)在于包括：寬范圍可控變壓器、測(cè)量與控制模塊、第一功率單元和第二功率單元、交叉相轉(zhuǎn)換模塊、第三濾波電容和第四濾波電容、輸入電壓互感器、輸出電壓互感器和輸出電流互感器：

所述的寬范圍可控變壓器的副邊包含主接頭“1”、正分接頭“1+N”、負(fù)分接頭“1-N”；

所述的第一功率單元由第一組功率管、第二組功率管、第一濾波電感和第一濾波電容組成，所述的第一組功率管和第二組功率管均由2個(gè)絕緣柵雙極型晶體管反向串聯(lián)構(gòu)成，所述的第一組功率管的一端與所述的寬范圍可控變壓器副邊的正分接頭“1+N”相連，第二組功率管的一端與所述的寬范圍可控變壓器副邊的負(fù)分接頭“1-N”相連，所述的第一組功率管和第二組功率管的另一端均與所述的第一濾波電感的一端相連，該第一濾波電感的另一端與所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，所述的第一濾波電容接在所述的寬范圍可控變壓器副邊的正分接頭“1+N”和負(fù)分接頭“1-N”之間；

所述的第二功率單元由第三組功率管、第四組功率管、第二濾波電感和第二濾波電容組成，所述的第三組功率管和第四組功率管均由2個(gè)絕緣柵雙極型晶體管反向串聯(lián)構(gòu)成，所述的第三組功率管的一端與所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊的第一輸出端相連，第四組功率管的一端與所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊的第二輸出端，即交叉相轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連，所述的第三組功率管和第四組功率管的另一端均與所述的第二濾波電感的一端相連，該第二濾波電感的另一端與所述的輸出電流互感器的一端相連，所述的第二濾波電容接在所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊的第一輸出端與第二輸出端之間；

所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊由所述的寬范圍可控變壓器的副邊正分接頭、負(fù)分接頭組成的繞組和第一雙向功率管、第二雙向功率管、第三雙向功率管、第四雙向功率管組成，所述的第一雙向功率管、第二雙向功率管、第三雙向功率管、第四雙向功率管均由2個(gè)絕緣柵雙極型晶體管反向串聯(lián)構(gòu)成；

A/B/C相的接法分別如下，所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊由C/A/B相串入的NV_cin/NV_Ain/NV_Bin繞組、B/C/A相串入的NV_bin/NV_cin/NV_Ain繞組和四組雙向功率管組成，該交叉相串入模塊的雙向功率管一端與所述的濾波電感的另一端相連，另一端與所述的C/A/B相NV_cin/NV_Ain/NV_Bin繞組負(fù)分接頭相連，C/A/B相NV_cin/NV_Ain/NV_Bin繞組正分接頭與所述的B/C/A相NV_bin/NV_cin/NV_Ain繞組負(fù)分接頭相連，B/C/A相NV_bin/NV_cin/NV_Ain繞組正分接頭與所述的第三雙向功率管的一端相連，所述的第三雙向功率管的另一端與第二功率單元的第三組功率管對(duì)應(yīng)的輸入端相連；所述的第二雙向功率管的一端與所述的第一雙向功率管的一端相連，另一端與所述的第三雙向功率管的一端相連；所述的第四雙向功率管的一端與所述的第一雙向功率管的另一端相連，另一端與所述的第三雙向功率管的另一端相連；

所述的第三濾波電容一端和所述的寬范圍可控變壓器的副邊的主接頭“1”連接，另一端和所述的第一濾波電感連接；

所述的第四濾波電容一端和所述的第一濾波電感連接，另一端和所述的第二濾波電感(L_f2)連接；

所述的輸入電壓互感器，一側(cè)與所述的寬范圍可控變壓器的原邊輸入電壓主電路相連，電壓信號(hào)輸出端與所述的測(cè)量與控制模塊的電壓信號(hào)輸入端口相連；

所述的輸出電壓互感器，一側(cè)與所述的寬范圍可控變壓器的副邊輸出電壓主電路相連，電壓信號(hào)輸出端與所述的測(cè)量與控制模塊的電壓信號(hào)輸入端口相連；

所述的輸出電流互感器串接在所述的寬范圍可控變壓器的輸出主電路中，其電流信號(hào)輸出端與所述的測(cè)量與控制模塊的電流信號(hào)輸入端口相連；

所述的測(cè)量與控制模塊的控制信號(hào)的輸出端分別與所述的第一功率單元的第一組功率管和第二組功率管的控制端、第二功率單元的第三組功率管和第四組功率管的控制端及所述的第一雙向功率管、第二雙向功率管、第三雙向功率管、第四雙向功率管的控制端相連，控制所述的第一組功率管和第二組功率管交替導(dǎo)通，第三組功率管和第四組功率管交替導(dǎo)通，該測(cè)量與控制模塊與上位機(jī)相連。

所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊中包含的轉(zhuǎn)換開關(guān)為雙向功率管。

所述的測(cè)量與控制模塊是數(shù)字信號(hào)處理器、單片機(jī)或計(jì)算機(jī)。

利用所述的電網(wǎng)功率振蕩抑制器進(jìn)行電網(wǎng)功率振蕩抑制的方法，包括下列具體步驟：

步驟1)將所述的電網(wǎng)功率振蕩抑制器的輸入端與母線1相連，該電網(wǎng)功率振蕩抑制器的輸出端經(jīng)輸電線路與母線2相連；

步驟2)設(shè)寬范圍可控變壓器三相輸入電壓分別為：

V_ain＝V₁sin(ω₀t)

V_bin＝V₁sin(ω₀t+120°)

V_cin＝V₁sin(ω₀t-120°)

其中，V_ain為A相輸入電壓，V_bin為B相輸入電壓，V_cin為C相輸入電壓，后文所述電壓、電流均為單相值。

功率振蕩時(shí)，所述的功率振蕩抑制器的的測(cè)量與控制模塊對(duì)輸出功率的具體調(diào)節(jié)如下：

①初始化，即在該控制器中設(shè)定以下參數(shù)，所有功率與電壓參數(shù)采用標(biāo)幺值：

功率振蕩抑制器輸出的有功功率初始值P₀；

功率振蕩抑制器輸出的無(wú)功功率初始值Q₀；

可控變壓器分接頭變比N；

ω₀為50或60Hz所對(duì)應(yīng)的角頻率；

第一PI控制模塊的控制系數(shù)k_p1和k_i1，1≤k_p1≤100,1≤k_i1≤100，初設(shè)值均為10，由操作員按電網(wǎng)運(yùn)行狀況設(shè)定，功率越大，系數(shù)取值越大，額定功率時(shí)取其最大值100；

第二PI控制模塊的控制系數(shù)k_p2和k_i2，1≤k_p2≤100,1≤k_i2≤100，初設(shè)值均為10，由操作員按電網(wǎng)運(yùn)行狀況設(shè)定，功率越大，系數(shù)取值越大，額定功率時(shí)取其最大值100；

②實(shí)時(shí)采集可控變壓器的輸入電壓、輸出電壓與輸出電流，由輸出電壓和輸出電流計(jì)算輸出的有功功率和無(wú)功功率；

③按照電網(wǎng)運(yùn)行狀況，通過(guò)改變可控變壓器分接頭開關(guān)的調(diào)制信號(hào)，調(diào)節(jié)其輸出的有功功率和無(wú)功功率；

1、輸出的有功功率調(diào)節(jié)按以下步驟執(zhí)行：

步驟311.通過(guò)第一比較模塊按下式計(jì)算第一PI控制模塊的輸入值μ_S1：

μ_S1＝P₀-P，

其中，P為第一比較模塊輸入的有功功率值；

步驟312.第一PI控制模塊在接收到所述第一比較模塊的輸出后進(jìn)行控制運(yùn)算，輸出相應(yīng)的控制量μ_C1，公式如下：

μ_C1＝k_p1μ_S1+k_i1∫μ_S1dt；

步驟313.第一加法模塊按以下公式計(jì)算可控變壓器輸出電壓基波的相角θ：

θ＝θ₀+μ_C1，

其中，θ₀為可控變壓器輸出電壓相角設(shè)定初值；

2、輸出的無(wú)功功率調(diào)節(jié)按以下步驟執(zhí)行：

步驟321.通過(guò)第二比較模塊按下式計(jì)算第二PI控制模塊的輸入值μ_S2：

μ_S2＝Q₀-Q，

其中，Q為第一比較模塊輸入的無(wú)功功率值；

步驟322.第二PI控制模塊在接收到所述第二比較模塊的輸出后進(jìn)行控制運(yùn)算，輸出相應(yīng)的控制量μ_C2，計(jì)算公式如下：

μ_C2＝k_p2μ_S2+k_i2∫μ_S2dt；

步驟323.通過(guò)第二加法模塊按以下公式計(jì)算可控變壓器的輸出電壓基波的幅值

其中，為可控變壓器輸出電壓基波的初始幅值；

④計(jì)算第一功率單元的占空比控制信號(hào)D1和第二功率單元的占空比控制信號(hào)D2：

設(shè)實(shí)時(shí)采集的可控變壓器的輸入電壓為V_in＝V₁sin(ω₀t)，其中V₁為輸入電壓V_in的幅值；

將上述步驟中得到的可控變壓器輸出電壓基波的相角θ和幅值代入下述公式，求得

設(shè)K₁為第一雙向功率管和第三雙向功率管開關(guān)信號(hào)，K₂為第二雙向功率管和第四雙向功率管開關(guān)信號(hào)，此控制信號(hào)有兩種工作狀態(tài)：

(1)當(dāng)電壓相角θ取“+”時(shí)，K₁＝1，K₂＝0，第一雙向功率管和第三雙向功率管導(dǎo)通，第二雙向功率管和第四雙向功率管關(guān)斷，兩相繞組正向?qū)ǎ?/p>

(2)當(dāng)電壓相角θ取“-”時(shí)，K₁＝0，K₂＝1，第一雙向功率管和第三雙向功率管關(guān)斷，第二雙向功率管和第四雙向功率管導(dǎo)通，兩相繞組反向?qū)ǎ?/p>

⑤根據(jù)脈寬調(diào)制占空比D₁和D₂，向絕緣柵雙極型晶體管脈寬調(diào)制信號(hào)控制絕緣柵雙極型晶體管的導(dǎo)通；

⑥重復(fù)步驟②至步驟⑤，根據(jù)所獲得的脈寬調(diào)制占空比D₁和D₂，通過(guò)控制絕緣柵雙極型晶體管的導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)潮流的調(diào)節(jié)控制。

所述第一PI控制模塊和所述第二PI控制模塊的控制規(guī)律是比例積分微分控制方式。

功率開關(guān)為集成門極換向晶閘管(IGCT)、柵極導(dǎo)通晶閘管(GTO)、金氧半場(chǎng)效晶體管(MOSFET)或其他電力電子開關(guān)。

本發(fā)明的技術(shù)效果及特點(diǎn)如下：

1.功率管只需對(duì)可控變壓器分接頭的導(dǎo)通進(jìn)行控制，因而成本低，克服了已有FACTS裝置高成本的問(wèn)題；

2.利用可控變壓器對(duì)有功功率和無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)控制，當(dāng)電網(wǎng)故障出現(xiàn)功率振蕩時(shí)，能有效抑制電網(wǎng)的振動(dòng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.本發(fā)明可控變壓器電壓相角具有超前及滯后調(diào)節(jié)能力，對(duì)系統(tǒng)潮流能夠雙向調(diào)節(jié)。

附圖說(shuō)明

圖1.基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的功率振蕩抑制器的示意圖。

圖2.基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的功率振蕩抑制器的結(jié)構(gòu)圖(A相)。

圖3.基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的功率振蕩抑制器的控制規(guī)律圖。

圖4.基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的功率振蕩抑制器的程序流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的功率振蕩抑制器的示意圖，圖2.基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的功率振蕩抑制器的結(jié)構(gòu)圖(A相)。由圖可見，一種基于含雙向功率管的寬范圍可控變壓器的電網(wǎng)功率振蕩抑制器，包括：寬范圍可控變壓器1、測(cè)量與控制模塊2、第一功率單元3和第二功率單元4、交叉相轉(zhuǎn)換模塊5、第三濾波電容6和第四濾波電容7、輸入電壓互感器8、輸出電壓互感器9和輸出電流互感器10：

所述的寬范圍可控變壓器1的副邊包含主接頭“1”、正分接頭“1+N”、負(fù)分接頭“1-N”；

所述的第一功率單元3由第一組功率管S₁、第二組功率管S₂、第一濾波電感L_f1和第一濾波電容C_f1組成，所述的第一組功率管S₁和第二組功率管S₂均由2個(gè)絕緣柵雙極型晶體管反向串聯(lián)構(gòu)成，所述的第一組功率管S₁的一端與所述的寬范圍可控變壓器1副邊的正分接頭“1+N”相連，第二組功率管S₂的一端與所述的寬范圍可控變壓器1副邊的負(fù)分接頭“1-N”相 連，所述的第一組功率管S₁和第二組功率管S₂的另一端均與所述的第一濾波電感L_f1的一端相連，該第一濾波電感L_f1的另一端與所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊5的輸入端相連，所述的第一濾波電容C_f1接在所述的寬范圍可控變壓器1副邊的正分接頭“1+N”和負(fù)分接頭“1-N”之間；

所述的第二功率單元4由第三組功率管S₃、第四組功率管S₄、第二濾波電感L_f2和第二濾波電容C_f2組成，所述的第三組功率管S₃和第四組功率管S₄均由2個(gè)絕緣柵雙極型晶體管反向串聯(lián)構(gòu)成，所述的第三組功率管S₃的一端與所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊5的第一輸出端相連，第四組功率管S₄的一端與所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊5的第二輸出端，即交叉相轉(zhuǎn)換模塊5的輸入端相連，所述的第三組功率管S₃和第四組功率管S₄的另一端均與所述的第二濾波電感L_f2的一端相連，該第二濾波電感L_f2的另一端與所述的輸出電流互感器10的一端相連，所述的第二濾波電容C_f2接在所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊5的第一輸出端與第二輸出端之間；

所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊5由所述的寬范圍可控變壓器1的副邊正分接頭11、負(fù)分接頭12組成的繞組和第一雙向功率管Sa₁、第二雙向功率管Sa₂第三雙向功率管Sa₃、第四雙向功率管Sa₄組成，所述的第一雙向功率管Sa₁、第二雙向功率管Sa₁、第三雙向功率管Sa₁、第四雙向功率管均由2個(gè)絕緣柵雙極型晶體管反向串聯(lián)構(gòu)成；

A/B/C相的接法分別如下，所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊由C/A/B相串入的NV_cin/NV_Ain/NV_Bin繞組、B/C/A相串入的NV_bin/NV_cin/NV_Ain繞組和四組雙向功率管組成，該交叉相串入模塊的雙向功率管一端與所述的濾波電感的另一端相連，另一端與所述的C/A/B相NV_cin/NV_Ain/NV_Bin繞組負(fù)分接頭相連，C/A/B相NV_cin/NV_Ain/NV_Bin繞組正分接頭與所述的B/C/A相NV_bin/NV_cin/NV_Ain繞組負(fù)分接頭相連，B/C/A相NV_bin/NV_cin/NV_Ain繞組正分接頭與所述的第三雙向功率管的一端相連，所述的第三雙向功率管的另一端與第二功率單元的第三組功率管對(duì)應(yīng)的輸入端相連；所述的第二雙向功率管的一端與所述的第一雙向功率管的一端相連，另一端與所述的第三雙向功率管的一端相連；所述的第四雙向功率管的一端與所述的第一雙向功率管的另一端相連，另一端與所述的第三雙向功率管的另一端相連；

所述的第三濾波電容6一端和所述的寬范圍可控變壓器1的副邊的主接頭“1”連接，另一端和所述的第一濾波電感L_f1連接；

所述的第四濾波電容7一端和所述的第一濾波電感L_f1連接，另一端和所述的第二濾波電感L_f2連接；

所述的輸入電壓互感器8，一側(cè)與所述的寬范圍可控變壓器1的原邊輸入電壓主電路相連，電壓信號(hào)輸出端V_ain與所述的測(cè)量與控制模塊2的電壓信號(hào)輸入端口相連；

所述的輸出電壓互感器9，一側(cè)與所述的寬范圍可控變壓器1的副邊輸出電壓主電路相連，電壓信號(hào)輸出端V_aout與所述的測(cè)量與控制模塊2的電壓信號(hào)輸入端口相連；

所述的輸出電流互感器10串接在所述的寬范圍可控變壓器1的輸出主電路中，其電流信號(hào)輸出端I_aout與所述的測(cè)量與控制模塊2的電流信號(hào)輸入端口相連；

所述的測(cè)量與控制模塊2的控制信號(hào)的輸出端分別與所述的第一功率單元3的第一組功率管S₁和第二組功率管S₂的控制端、第二功率單元4的第三組功率管S₃和第四組功率管S₄的控制端及所述的第一雙向功率管Sa1、第二雙向功率管Sa2第三雙向功率管Sa3、第四雙向功率管Sa4的控制端相連，控制所述的第一組功率管S1和第二組功率管S2交替導(dǎo)通，第三組功率管S3和第四組功率管S4交替導(dǎo)通，該測(cè)量與控制模塊2與上位機(jī)相連。

所述的測(cè)量與控制模塊2由控制器和外圍電路實(shí)現(xiàn)測(cè)量和控制功能，一個(gè)電壓測(cè)量輸入端口與所述的輸入電壓互感器8的電壓信號(hào)輸出端相連，另一個(gè)電壓測(cè)量輸入端口與所述的輸出電壓互感器9的電壓信號(hào)輸出端相連，電流測(cè)量輸入端口與所述的輸出電流互感器10的電流信號(hào)輸出端相連。所述的交叉相轉(zhuǎn)換模塊5中包含的轉(zhuǎn)換開關(guān)為雙向功率管。所述的測(cè)量與控制模塊2是數(shù)字信號(hào)處理器、單片機(jī)或計(jì)算機(jī)。

將結(jié)構(gòu)如圖2所示的基于可控變壓器的功率振蕩抑制器應(yīng)用于圖1所示電網(wǎng)，根據(jù)圖3所示的控制規(guī)律所編寫的程序流程圖(圖4)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)功率振蕩抑制的功能；基于光伏電池的電網(wǎng)功率振蕩抑制器能有效抑制功率振蕩，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

利用電網(wǎng)功率振蕩抑制器進(jìn)行電網(wǎng)功率振蕩抑制的方法，包括如下步驟：

步驟1.設(shè)寬范圍可控變壓器三相輸入電壓分別為：

V_ain＝V₁sin(ω₀t)

V_bin＝V₁sin(ω₀t+120°)

V_cin＝V₁sin(ω₀t-120°)

其中，V_ain為A相輸入電壓，V_bin為B相輸入電壓，V_cin為C相輸入電壓，后文所述電壓、電流均為單相值。

初始化，即在該控制器中設(shè)定以下參數(shù)，所有功率與電壓參數(shù)采用標(biāo)幺值：

功率振蕩抑制器輸出的有功功率初始值P0；

功率振蕩抑制器輸出的無(wú)功功率初始值Q0；

可控變壓器分接頭變比N；

ω0為50或60Hz所對(duì)應(yīng)的角頻率；

第一PI控制模塊控制系數(shù)k_p1和k_i1，1≤k_p1≤100,1≤k_i1≤100，初設(shè)值均為10，由操作員按電網(wǎng)運(yùn)行狀況設(shè)定，功率越大，系數(shù)取值越大，額定功率時(shí)取其最大值100；

第二PI控制模塊控制系數(shù)k_p2和k_i2，1≤k_p2≤100,1≤k_i2≤100，初設(shè)值均為10，由操作員按電網(wǎng)運(yùn)行狀況設(shè)定，功率越大，系數(shù)取值越大，額定功率時(shí)取其最大值100；

按照電網(wǎng)運(yùn)行狀況，進(jìn)行無(wú)功功率和/或有功功率調(diào)節(jié)；

通過(guò)改變可控變壓器分接頭開關(guān)的調(diào)制信號(hào)，調(diào)節(jié)其輸出的有功功率和無(wú)功功率；

步驟2.實(shí)時(shí)采集可控變壓器輸入電壓、輸出電壓與輸出電流，由輸出電壓和輸出電流計(jì)算輸出的有功功率和無(wú)功功率；

步驟3.輸出的有功功率調(diào)節(jié)按以下步驟執(zhí)行：

步驟31.通過(guò)第一比較模塊按下式計(jì)算第一PI控制模塊的輸入值μ_S1：

μ_S1＝P₀-P，其中P為第一比較模塊輸入的有功功率值；

步驟32.第一PI控制模塊在接收到所述第一比較模塊的輸出后進(jìn)行控制運(yùn)算，輸出相應(yīng)的控制量μ_C1，計(jì)算公式如下：μ_C1＝k_p1μ_S1+k_i1∫μ_S1dt，

其中，kp1和ki1是第一PI控制模塊的控制系數(shù)；

步驟33.通過(guò)第一加法模塊按以下公式計(jì)算可控變壓器輸出電壓基波的相角θ：

θ＝θ₀+μ_C1；

步驟4.輸出的無(wú)功功率調(diào)節(jié)按以下步驟執(zhí)行：

步驟41.通過(guò)第二比較模塊按下式計(jì)算第二PI控制模塊的輸入值μ_S2：

μ_S2＝Q₀-Q，其中Q為第一比較模塊輸入的無(wú)功功率值；

步驟42.第二PI控制模塊在接收到所述第二比較模塊的輸出后進(jìn)行控制運(yùn)算，輸出相應(yīng)的控制量μ_C2，計(jì)算公式如下：

μ_C2＝k_p2μ_S2+k_i2∫μ_S2dt，

其中，kp2和ki2是第二PI控制模塊的控制系數(shù)；

步驟43.通過(guò)第二加法模塊按以下公式計(jì)算可控變壓器輸出電壓基波的幅值其中，為可控變壓器輸出電壓基波的初始幅值；

步驟5.通過(guò)公式計(jì)算得到調(diào)制系數(shù)和相位初值：

設(shè)實(shí)時(shí)采集的可控變壓器輸入電壓為V_in＝V₁sin(ω₀t)，其中V1為輸入電壓Vin的幅值；

將上述計(jì)算得到的可控變壓器輸出電壓基波的相角θ和幅值代入下述公式，求得

設(shè)K1為雙向晶閘管Sa1和Sa3開關(guān)信號(hào)，K2為雙向晶閘管Sa2和Sa4開關(guān)信號(hào)，此控制信號(hào)有兩種工作狀態(tài)：

(1)當(dāng)電壓相角θ取“+”時(shí)，K1＝1，K2＝0，雙向功率管Sa1和Sa3導(dǎo)通，雙向功率管Sa2和Sa4關(guān)斷，兩相繞組正向?qū)?，?/p>

(2)當(dāng)電壓相角θ取“-”時(shí)，K1＝0，K2＝1，雙向功率管Sa1和Sa3關(guān)斷，雙向功率管Sa2和Sa4導(dǎo)通，兩相繞組反向?qū)ǎ?/p>

于是可得到絕緣柵雙極型晶體管的脈寬調(diào)制信號(hào)中的第一功率單元3占空比控制信號(hào)D1和第二功率單元4占空比控制信號(hào)D2；

步驟6.根據(jù)脈寬調(diào)制占空比D1和D2，向絕緣柵雙極型晶體管脈寬調(diào)制信號(hào)控制絕緣柵雙極型晶體管的導(dǎo)通；

步驟7.重復(fù)步驟2至步驟6，根據(jù)所獲得的脈寬調(diào)制占空比D1和D2，通過(guò)控制絕緣柵雙極型晶體管的導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)潮流的調(diào)節(jié)控制。

所述第一PI控制模塊和所述第二PI控制模塊的控制規(guī)律是比例積分微分控制方式。