適用于直流電網的環流式線間直流潮流控制器！

隨著化石能源的日益枯竭，可再生能源發電越來越受到人們的關注，傳統的交流電網在可再生能源發電并網和功率外送方面存在諸多瓶頸。柔性直流輸電技術在海上風功率外送、非同步電網互聯以及區域電網互聯等方面具有良好的應用前景，是解決可再生能源接入的有效手段之一，受到工作人員的廣泛關注。

然而，在多端柔性直流輸電系統或直流電網中，各個換流站間可能會存在多條輸電線路，使直流線路的條數大于或等于換流站數量。在該情況下，將出現部分線路潮流無法由換流站獨立控制，即直流電網潮流控制自由度不足，由此導致線路的輸電能力受限甚至過載，影響直流電網運行的可靠性和安全性。直流潮流控制器（DC Power Flow Controller, DCPFC）能夠增加直流電網的控制自由度，實現對每條輸電線路潮流的靈活控制。

由于直流電網的物理量僅包括線路電阻和電壓大小，并不存在交流電網中的電抗和電壓相角，故直流潮流控制器主要分為電阻型和電壓型。

有學者提出了采用半導體開關和機械開關的電阻型直流潮流控制器，其通過在直流線路中串入不同阻值的電阻進而實現潮流控制。電阻型直流潮流控制器結構簡單、易控制，但會產生額外的功率損耗且不能改變潮流方向，應用場景受限。

電壓型直流潮流控制器主要包括直流變壓器型、輔助電壓源型和線間直流潮流控制器。直流變壓器型DCPFC通過控制輸出端口的電壓實現潮流控制。

有學者提出了改進的下垂控制和直流潮流算法相結合的控制策略，提高了直流電網的暫態穩定性，但該類型的DCPFC一般需要交流變壓器和大量的電力電子器件，結構復雜，更適用于連接不同電壓等級的直流電網。

有學者提出了以三相六脈動晶閘管作為整流器的輔助電壓源型DCPFC，其能夠將交流電壓變換成極性和大小均可調的直流電壓串入直流線路中，以控制直流電網的潮流分布。該類型的DCPFC額定容量小且運行方式靈活，但需通過變壓器連接交流電網進行取能，增加了絕緣成本。

有學者提出了利用耦合電感來傳遞能量的線間直流潮流控制器，其相當于在兩條線路中串入可交換能量的直流電壓源，在控制直流電網潮流的同時，保證了自身的功率平衡。線間直流潮流控制器避免了與外部系統相連接，且電壓調節范圍較大，具有良好的應用前景，但直流線路中單個電容的充放電可能會引入額外的諧波電流。

針對此問題，有學者提出了基于模塊化多電平換流器（Modular Multilevel Converter, MMC）的線間直流潮流控制器，但該DCPFC采用了交流變壓器和大量的子模塊，結構復雜、經濟性稍差。

根據以往直流潮流控制器的優缺點，現代電力系統仿真控制與綠色電能新技術教育部實驗室（東北電力大學）的研究人員，提出了一種環流式線間直流潮流控制器（Interline DC Power Flow Controller，I-PFC），I-PFC能夠通過MMC產生的交流環流實現自身功率平衡，具有諧波小、絕緣成本低、無需從外部取能等優點。