电力电子变压器PET（PowerElectronicTrans-former）是一种通过电力电子变换实现电力系统中的电压变换和能量传递的新型变压器3"3.PET的突出特点在于通过变压器原、副方电压源变换器对其交流侧电压幅值和相位的实时控制，可以实现变压器原、副方电压、电流和功率的灵活调节。因此，PET可以满足未来电力系统很多新的要求，包括：整合各种交直流分布式电源、更高的稳定性、更加灵活的输电方式、实现电力市场下对功率潮流的实时控制等。我国地域广，主要电源点与主要负荷区距离远，因此需要高压、大容量远距离输电系统，如西电东送工程等，如果能实现发电机励磁和PET的综合协调控制，将有望大幅度提高远距离输电系统的稳定性。

　　利用PET提高电力系统稳定性在原理上与柔性交流输电系统器件统一潮流控制器UPFC（UnifiedPowerFlowController）不同，本文提出在远距离输电系统的线路中间通过PET接入另一电力系统的方案（该系统容量可以较小或是一个发电站）。由于PET易于实现功率双向流动，因此可以通过优化的控制策略，有效提高远距离输电系统振荡阻尼和稳定性。而UPFC是利用电力电子装置对线路潮流进行控制4，5.UPFC由串联变换器和并联变换器组成，它们的直流侧由一个公共电容连接，其中串联变换器实现有功和无功控制，并联变换器提供有功或吸收串联变换器的有功及向接入点注入无功。

　　本文首先对系统进行简化，把PET等效为一个可控电压源，然后建立发电机和PET构成的电力系统的数学模型，系统状态方程中的状态变量分别为发电机功角、角速度、机端电压，控制量为发电机励！！0！通过-，3/0坐标变换m，得到：的新方法，建立如口图I1所示的模型塍」shingHo，磁电压、可控电压源的幅值和相角，在此基础上推导出了PET和发电机励磁的比较优协调控制规律。仿真结果表明，本文所提出的控制器在系统发生扰动情况下大幅度地提高了系统阻尼，改善了系统的电压特性，提高了系统的暂态稳定性。

　　1PET工作原理PET的设计思路来自于一种具有高频连接的AC/AC变换电路%6，其基本工作原理如所示。

　　图中高频变压器起隔离和变压作用，由于铁芯式变压器的体积与频率成反比，所以高频变压器的体积远小于常规工频变压器，同时其整体效率高。从目前的研究成果看，PET的具体实现方案又可分为两种形式：一种是在变换过程中不含直流环节，即直接AC/AC变换%.3，其原理是在高频变压器原方进行高频调制，在副方同步解调；另一种是在变换过程中存在直流环节，通常是在变压器原方进行AC/DC变换，将直流调制为高频信号经高频变压器耦合到副方后，在副方进行DC/AC变换。两种方案相比，由于后一种方式具备良好的控制特性，通过脉宽调制（PWM）技术可实现变压器原、副方电压、电流和功率的灵活控制，有望成为今后的发展方向。

　　PET物理模型假设PET原方接无穷大系统，系统母线电压为！"！0，并且其电压大小和相位均保持不变；副方接到输电线路中间，其端电压为！！a-.PET原方与无穷大系统间的交换功率为i，副方的输出功率为2，2，不计PET中间环节器件的损耗，=%），由到无穷大系统发出或吸收的功率不受限制，可知PET副方电压相角！）、幅值！2均可任意变化，即相当于可控电压源。所以，当PET?侧接无穷大系统时，另一侧可以等效为一个可控电压源。

　　2PET和发电机励磁的比较优协调控制器设计性能的1含PET的单机无穷大系统PET副方接在输电线路中间，原方连接到无穷大系统，根据上面分析可把PET等效为可控电压源，其幅值和相位分别为！。和！。由PWM调制原理可知中通过控制调制度（和调制角可以调节副方电压幅值！2和！2的大小，即可调节可控电压源电压幅值！。和相位！的大小，从而实现对有功和无功的调节。根据所建立的模型设计一种PET与发电机励磁的比较优协调控制器，实现PET与系统的功率双向传输，从而改善系统电压和发电机功角等特性。设线路总长度为），PET的位置与线路始端的距离为卩）。

　　单机无穷大系统发电机采用三阶实用模型，机械功率恒定，线路忽略分布电容及损耗，可列写如下微分方程：网络在同步坐标/压源幅值；！为PET等值电压源相位角；'='"2+将网络方程实部、虚部分开有再由得到：的解。

　　变换后比较终可得比较优协调控制器的控制规律为Au=-'AZ 3仿真研宄为了分析在各种扰动下各状态量及PET与系统交换功率的变化状况，本文对如所示单机无穷大系统进行了仿真研究。

　　=0.0；线路参数为-，0=0.1625，-n==0.35；仿真中采用三阶发电机模型，状态变量X=（w）。发电机-PET组的初始运行状态为1= 1.0，1'=0.6，2'=0.4（未标单位的为标么值）。为不失一般性，仿真中假设PET接在线路的中间，即/3=0.5，仿真中研究了下列不同扰动下的系端电压值5%阶跃后的系统响应。仿真结果如所示。

　　b.扰动2%扰动2为=0.5s时发电机机端三相对地短路，0.1s后切除。仿真结果如所示。

　　制性扰动rt究1了发局lish峋册气狱机钱理对p地S后应1et从图中可以看出，本文所提出的PET和发电机励磁的比较优协调控制器在三相短路故障情况下可快速平息系统扰动，同时短路后系统电压很快恢复。

　　综合以上仿真结果可以看出，发电机功角、电压以及PET与系统之间的交换功率在扰动后振荡幅度很小，能够迅速恢复稳定。因为PET能够实现对电压、电流和功率的灵活调节，通过发电机励磁和PET的比较优协调控制，可根据系统的需要，实现PET与系统之间功率的迅速交换和双向流动，提高了系统阻尼，有效抑制了扰动下系统的振荡，使其迅速恢复到稳定运行状态，从而大幅度提高电力系统暂态稳定性。

　　4结论本文提出一种通过PET改善电力系统动态特性的新方法，依据PET的功率特性，把PET并接入远距离输电线路的中间实现和另一系统相连，并且在此基础上建立了PET和同步发电机励磁的比较优协调控制器。控制器中的控制量分别为发电机励磁电压、等效可控电压源的电压幅值和相角，状态量为发电机的功角、角速度、机端电压。

　　仿真结果表明，该方法有着良好的效果，通过比较优协调控制，在扰动下表现出了很好的性能，有效地提高了扰动条件下的系统阻尼。本文的研究显示了PET应用于电力系统的巨大潜力，同时为提高电力系统稳定性提供了一种可行的方法。