Optimal Location of Unified Power Quality Conditioner in Distribution System for Power Quality Improvement

The increased use of nonlinear loads in distribution system is increasing the distortion in the voltage and current waveforms. Moreover, the distribution systems are inherently unbalanced. This paper presents Cuckoo Optimization Algorithm (COA) based Unified Power Quality Conditioner (UPQC) allocation in three phase unbalanced distribution network. The performance of UPQC is studied in terms of minimization of load disturbance during fault condition in the test systems, % reduction of total harmonic distortion and individual harmonics, minimization of real power loss, decrease in voltage unbalance and increase in cost savings during normal operating condition. The performance of COA is compared with other soft computing techniques to get the better results, i.e., better voltage profile, the optimal location and optimal number of UPQCs.     

UPQC在电动汽车充电站电能质量治理中的应用

电动汽车充电会带来诸如电压波动、谐波增多、三相不平衡加剧等一系列电能质量问题。提出了统一电能质量调节器（UPQC）应用方案,在UPQC建模分析基础上,基于两相静止坐标系推导设计了电压控制单元双PI闭环控制器和电流控制单元带状态反馈单闭环PI控制器,并推导出 PI参数整定依据;为给样机设计提供理论参考,基于数学模型,推导出UPQC各模块参数设计依据,并设计与研制了1台20 kW容量的UPQC样机进行了实验研究。实测波形表明：UPQC的应用可改善电动汽车充电设备的电能质量。     

MMC型统一电能质量控制器故障分析及保护策略

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）拓扑结构引入统一电能质量控制器（unified power quality conditioner, UPQC）,既能够提高UPQC的容量又可以提高UPQC的电压等级,从而扩展了UPQC在中压领域的应用,使UPQC具有更加广阔的适用前景。然而当负载侧出现短路故障时,如何合理地操作保证其安全可靠地运行,不仅是系统对装置的要求,更是装置保护自身的要求。针对上述情况提出了应用于MMC型UPQC（MMC-UPQC）故障保护策略制定的原则,采用反并联晶闸管支路与线路断路器之间的动作配合,将串联MMC与故障线路隔离开,最终实现有效保护装置的目的。PSCAD/EMTDC环境下的仿真结果验证了所提方法的有效性及可行性。     

UPQC完全解耦直接控制策略

针对现有的基于同步旋转坐标系dq0的统一电能质量调节器(UPQC)模型中存在双环强耦合特性,在推导了αβ变换和dq0变换之间存在对偶变换关系的基础上,证明了上述耦合问题属于αβ和dq0之间对偶变换关系中的特例,可通过增加1次从dq到αβ的变换实现完全解耦.解耦后的模型可以极大简化控制过程和参数的设计.在此基础上提出了基于两相同步旋转dq坐标系的UPQC完全解耦的新型直接控制策略,该策略中串联有源电力滤波器部分控制设计为受控电流源,使得电网电流被控为正序基波电流;而并联有源电力滤波器被控制为受控电压源,使得负载侧的电压被控为标准正序基波电压.大量EMTDC/PSCAD仿真表明,通过增加1次αβ变换,使得dq两相中的各交叉耦合量实现了完全解耦,控制过程变得更加简捷,也有利于UPQC的参数计算和设定.     

一种无隔离环节的三相统一电能质量控制器

提出了一种新型三相统一电能质量控制器(UPQC)的拓扑结构及其相应控制策略.与传统UPQC相比,它特殊的拓扑设计本身就可避免交流短路和直流电容直通故障,因而无需引入变压器等隔离环节,且仍可保证串并联单元之间的能量流动.基于这种拓扑结构,文中又详细阐述其串并联单元相应的控制策略,使之能够实现传统三相UPQC的各项功能.最后给出PSCAD/EMTDC软件的仿真结果,验证了所提出的拓扑和控制策略的有效性.     

UPQC直流储能单元的电压控制

将有源功率因数校正技术引入UPQC直流储能单元的电压控制。详细阐述了其工作原理,给出了电压控制器和电流控制器的数字控制方法,消除了充电电流中的谐波和无功电流,储能单元电压稳定,能够应对输入电压变化的工况,动态性能良好。     

基于p-q-r理论的UPQC直接控制策略

阐述了p-q-r瞬时功率理论的原理,提出了基于该理论的统一电能质量控制器(UPQC)的直接控制策略,探讨了将其用于三相四线非线性及不平衡系统中的实现方法。着重介绍了p-q-r参考波形的产生方法,以及串联补偿电流和并联补偿电压的计算方法,并将其应用于非线性不平衡负载在电源电压不平衡及电压跌落情况下UPQC直接控制策略中。分析了控制策略的原理,推导出相关运算公式,给出了详细的控制框图。Matlab/Simulink仿真结果表明,采用该方法可以有效地消除非线性及不平衡负载对电网的影响,使电网输入功率因数为1,同时,串联补偿器隔离了电网电压对负载电压的扰动,并联补偿器给负载提供三相平衡及正弦的额定电压,不受电网电压变化的影响。     

遗传算法在UPQC电压补偿分量检测和计算中的应用

针对UPQC中的串联补偿部分,根据补偿能量最小原则提出最优电压补偿分量检测方法的理论以及采用遗传算法的计算方法.仿真计算表明这种检测方法可以以最小的能量交换获得理想的补偿效果,有助于直流电压的稳定控制以及主电路构成成本的减少,有利于UPQC的进一步实用化.     

通用电能质量控制器直流侧电压控制建模与分析

为了对通用电能质量控制器直流侧电压进行更为有效的控制,提出一种用于三相三线通用电能质量控制器(UPQC)直流侧电压控制的外环模型。在所得模型的基础上利用经典控制理论分析了实际UPQC的补偿能力;并通过分析抗扰动性能,采用比例积分调节器时电压环稳定性以及采用比例调节器时电压环稳定性,详细比较了直流侧电压的两种控制方法——反馈控制和复合控制(反馈加前馈控制)。仿真和实验结果验证了UPQC的最大补偿能力,同时表明复合控制具有较好的抗扰性能,以及在比例调节器下具有较好的相对稳定性。     

统一电能质量控制器控制策略研究

该文讨论了一种统一电能质量控制器，分析了其内部的有功功率平衡。在这个基础上提出了一种基于两相同步旋转d-q坐标系的控制方案。在这种控制方案中串联电力有源滤波器被控为电流源使得输入电流为正弦，而并联电力有源滤波器被控为电压源使得负载端为标准正弦电压。最后利用仿真和实验验证了在UPQC中采用这种控制方式的有效性。