一种基于新型控制策略的统一电能质量控制器

提出一种新型的统一电能质量控制器UPQC(Unified Power Quality Controller)控制策略：串联有源滤波器作为电流源,直接控制电网流入的电流为基频同步正弦电流;并联有源滤波器作为电压源．直接控制负载电压为标准基频同步电压;不必计算电压和电流的补偿量,只需锁定电网电压相位,利用能量平衡实现电流幅值的自动调节。目标电压幅值恒定,省去了繁琐计算,简化了电路。介绍了UPQC的结构原理、控制原理以及控制器的实现。最后通过仿真试验验证了该控制策略的有效性。     

综合电能质量控制器

提出了一种新型的综合电能质量控制器（UPQC）。该控制器能满足大容量综合补偿的要求。该控制器由晶闸管投切的电容器组、串联有源电力滤波器和并联有源电力滤波器组成。并联电容器组补偿系统无功，并联滤波器补偿负序电流和谐波电流，串联滤波器补偿谐波电压和不对称电压。文中建立了仿真模型以检验UPQC的补偿效果。仿真结果表明，UPQC的补偿效果是比较理想的。     

新型站用统一电能质量调节器及控制策略

提出了一种改善变电站电能质量装置站用统一电能质量调节器(UPQC)结构及其控制策略,所提UPQC可接入三相三线或三相四线系统中并实现串并联电能质量调节。给出了UPQC内部串联及并联有源电力滤波器(APF)直接补偿控制策略,其中串联APF控制为基波正弦电流源,并联APF控制为基波正弦电压源。所提控制策略无需检测电压和电流补偿量,有效降低了系统控制复杂度。最后通过系统仿真及样机实验验证分析了所提站用UPQC及控制策略对不平衡负载、非线性负载等工况下的电能质量提升的有效性。     

基于并联型电压源变换器的统一电能质量控制器

传统统一电能质量控制器（UPQC）难以有效解决大幅度电压跌落问题,并且串并联侧存在耦合,控制相对复杂。为此,本文提出一种基于并联型电压源变换器的UPQC方案,能够克服传统UPQC的不足。新型UPQC拓扑由两个独立并联电压源型变换器组成,分别实现有源电力滤波器（APF）和动态电压恢复器（DVR）功能。提出了APF单元与DVR单元投切策略,针对DVR单元的控制,提出了基于DVR直流侧电压的分段式控制策略,给出了DVR直流侧电容器容量计算方法。研制了50 kVA样机,并通过第三方专业机构实验检测,检测结果验证了新型UPQC方案的可行性和有效性。     

基于H∞控制理论的UPQC串并联单元协调控制的实现

统一电能质量控制器(UPQC)集电压型补偿装置、电流型补偿装置和储能装置于一体,统一实现多重电能质量调节功能。为了提高UPQC的综合控制性能,该文采用先进的H∞控制理论对UPQC的广义被控系统进行了深入研究,并给出了其H∞控制器的Riccati求解方法。剖析了UPQC的串联单元、并联单元之间耦合影响的根本原因,进而提出一种基于H∞控制的UPQC协调控制器的设计方法。实验结果表明所提方法可使UPQC同时实现串联单元的电压跟踪补偿和并联单元的电流跟踪补偿,并且均无稳态相位偏移和幅值衰减。从根本上消除了串联、并联单元之间的耦合影响,实现了UPQC的多重电能质量统一协调控制功能。     

混合型有源电力滤波器的复合电流控制策略

针对电网中非线性负载引起的谐波问题,提出了一种并联混合有源电力滤波器结构。基于此拓扑结构,建立了其数学模型,并设计了基于PI控制策略的电流控制器。针对传统PI控制方法补偿精度受带宽制约,补偿效果不理想的问题,提出了基于重复控制的电流双闭环控制方法,并设计了双闭环电流控制器。仿真和实验结果表明,该控制策略具有很高的稳态补偿精度,能够有效补偿由非线性负载引起的谐波电流。补偿后电网电流THD降低到5%以下,波形近似于正弦波。     

基于ICAP/4的UPQC直接控制模式研究

统一电能质量控制器UPQC集电压补偿装置、电流补偿装置和储能装置于一体,统一实现多重电能质量调节功能,具有较远的发展前景.运用新颖控制策略下的直接控制方法对单相UPQC整体系统按其动态物理规律进行数学模型建立,采用典型二型控制系统设计方法分别对串、并联部分电压电流双闭环控制模型进行设计,并对其进行了实际器件ICAP/4仿真,达到了较为理想的补偿效果,从理论上验证了设计方法的合理性、可行性和实际可操作性,对UPQC的研究具有一定的指导作用.     

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。     

基于自抗扰控制器的有源滤波器直接电流控制

为提高有源电力滤波器的控制策略水平,本文分析了电压型有源电力滤波器、电源及非线性负载三者之间的有功功率平衡,在此基础上提出了一种基于自抗扰控制器的有源电力滤波器的直接电流控制方法.将负载电流和电源电压等因素作为系统的未知干扰,用扩张状态观测器对未知扰动进行观测,然后利用非线性反馈控制律进行补偿.无需检测谐波电流及无功电流,省去了复杂计算,简化了控制器的设计.仿真结果显示:电网电流被补偿为与电网电压同相位的正弦波,证实了该控制方法是可行的.     

统一电能质量控制器的研究

讨论了一种统一电能质量控制器的拓扑结构,介绍了它的工作原理、补偿指令的产生方法和控制策略。其中串联有源电力滤波器被控制为电压源,并联有源电力滤波器被控制为电流源,使得负载电压为正弦电压,电网输入电流为正弦电流。在理论分析的基础上,应用MATLAB6.5软件对三相三线系统进行了仿真研究,结果表明统一电能质量控制器可有效地补偿电网侧和负载侧产生的多种电能质量问题。     

统一电能质量调节器(UPQC)的补偿控制策略研究

针对日本学者Akagi.H提出的补偿控制策略,分析了系统的稳态特性和跟踪特性,发现该补偿控制策略容易引起系统的高频振荡,仿真结果进一步证明分析结果的正确性。为了抑制系统补偿过程中的高频振荡,提出了一种新的补偿控制策略,该控制策略是对Akagi.H的补偿控制策略的改进,对并联有源电力滤波器采用检测安装点电压与检测系统电流复合控制策略,理论分析与仿真结果表明,该控制策略可较好地改善系统的高频特性。     

统一电能质量调节器的谐波检测与补偿策略研究

统一电能质量调节器(UPQC)将串联有源滤波器和并联有源滤波器结合起来,能够同时从整体上补偿系统电流和电压,具备综合的电能质量调节功能。采用dq0谐波检测法作为UPQC的检测方法,并采用空间电压矢量SVPWM作为UPQC串联侧补偿方法,在并联侧引入自抗扰控制器ADRC,将负载电流和电网电压等系统内外部模型不确定性统一视为控制器的未知干扰,通过扩张状态观测器来估计,利用非线性反馈控制律进行补偿。此法不需要精确地测量谐波,并且能很好地适应对于不同的负荷。最后在MATLAB的Simulink软件平台上进行仿真实验,结果表明了本文所采用的检测和补偿方法的正确性和有效性。     

基于Park变换的UPQC检测方法研究

介绍了一种综合型的电能质量补偿装置UPQC的功能和结构,分析了它的检测方法与单独的串、并联有源滤波器的不同之处。在此基础上,提出利用瞬时无功功率理论中的Park变换法,分别提取三相不对称及畸变电压系统中基波正序的幅值和相角,并让电源参考电流跟踪基波正序电压的检测方法。该方法与现有的UPQC检测方法相比,简单易行,实时性好,避免了大量的相量计算,且无须对三相不对称及畸变电压进行锁相和滤波。仿真结果验证了这种方法的正确性。     

基于简化p-q-r理论的统一电能质量调节器控制策略

阐述了p-q-r瞬时功率理论的原理，提出一种特殊情况下的简化p-q-r理论，基于这一理论，提出一种统一电能质量调节器(unified power quality conditioner, UPQC)的综合控制策略，此策略综合了通常的直接控制策略和间接控制策略的特点。重点介绍了补偿电流及补偿电压的计算方法，详细分析了控制策略的原理，推导出p-q-r坐标下的相关运算公式，给出了在该坐标轴上的详细控制框图。仿真结果显示，将采用这种控制策略的UPQC用于补偿三相四线非线性及不平衡系统，可以实现对负载谐波、无功及中线电流较好的补偿，使负载获得额定端电压，同时提高电源侧功率因数，表明这种控制策略是可行、有效的。     

基于FUZZY-PID与最优矢量控制的统一电能质量调节器并联补偿单元

针对传统统一电能质量调节器（unified power quality conditioner,UPQC）并联补偿单元信号采集精度不高、控制方法存在相间耦合的问题,采用FUZZY-PID方法对补偿信号进行检测,利用电流滞环最优矢量控制方法对并联补偿单元进行控制。将这2种方法结合来控制并联补偿单元,不仅省去矢量变换与低通滤波环节,提高了检测精度,而且通过坐标变换解决了相间耦合问题,有效提高了控制的实时性和补偿精度。最后经仿真分析和实验验证,表明了该方法的有效性和可行性。     

基于有功和无功功率协调分配的统一电能质量调节器控制策略

统一电能质量调节器(UPQC)由串联型有源滤波器和并联型有源滤波器组合而成。在常规功率控制策略中,串、并联变流器与馈线之间存在的有功功率环流增大了串、并联单元的容量负担和损耗,且当电源电压跌落较大时,串、并联单元在补偿电能质量过程中有可能发生容量越限。提出了基于有功和无功功率协调分配的UPQC控制策略,通过合理分配串、并联变流器的功率输出,充分发挥串联变流器的作用,使得串联变流器承担部分负载无功功率以减轻并联变流器的负担,并消除有功功率环流;基于并联变流器补偿容量恒定的原则分配电源与储能单元提供的有功功率,以减小配电网馈线过电流的风险,并保证串、并联单元在补偿电能质量过程中不会发生容量越限。在电源电压完全跌落的极限情况下,负载有功完全由储能提供,实现了不间断电源的功能。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真算例,结果验证了所提策略的正确性和有效性,能够实现UPQC串、并联变流器以及储能单元的协调控制。     

统一电能质量调节器的变结构控制研究

统一电能质量调节器(UPQC)是串联有源电力滤波器和并联有源电力滤波器的结合,集成了二者的优点,可以同时补偿电压谐波和电流谐波.控制是统一电能质量调节器的核心,控制结果要求负载电压为正弦电压,电网输入电流为正弦电流.提出一种新的控制方法,对UPQC串联侧和并联侧同时进行参考值计算和开关器件控制,使电压补偿和电流补偿同步协调工作.考虑到UPQC的数学模型在dq坐标系下,是一个非线性耦合系统,首先采用逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统.然后,再运用变结构控制理论,设计出这个伪线性系统的变结构控制律.最后,建立了UPQC的MATLAB仿真模型对其进行仿真验证.结果表明该方法的有效性和可行性.     

统一电能质量调节器的实验研究

统一电能质量调节器（UPQC）是结合串联有源滤波器和并联有源滤波器的一种新型谐波和无功补偿装置。文中分析了它的系统结构和工作原理，并根据提出的检测控制方法研制了一台实验样机，进行了实验研究。实验结果表明，样机不仅可以补偿非线性负载产生的无功电流和谐波电流，还可以补偿电源电压的负序分量并调节负载电压的幅值。     

三相四线统一电能质量调节器的控制策略

针对电网输入电压的不平衡、非正弦及负载的不平衡、非线性特性,提出了一种基于三相静止坐标系下的三相四线统一电能质量调节器（UPQC）的协调控制策略。该策略将UPQC的串联变流器控制为基波正弦电流源,而并联变流器控制为基波正弦电压源,从而实现了三相四线UPQC对电能质量的综合控制能力,既改善了电网侧的电能质量问题,实现了电网输入电流的正弦及单位输入功率因数,也改善了负载侧的电能质量问题,实现了负载电压的平衡、额定及正弦。10 kVA系统实验装置的实验结果表明了该控制策略的有效性。