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。     

适用于双馈风电系统的九开关型统一电能质量调节器

为减小电压谐波、电压跌落与骤升、电压不平衡等电能质量问题对双馈感应发电机(DFIG)风电系统的影响,在对多种统一电能质量调节器(UPQC)拓扑结构研究对比和九开关变换器建模分析的基础上,提出一种应用于双馈风电系统的九开关型UPQC方案。在对UPQC电压、电流补偿单元运算电路建模的基础上,设计相应的控制策略。按照电网工况,设定谐波电流补偿、轻度电压补偿、重度电压补偿3种工作模式,优化UPQC运行方案。仿真与实验结果表明,九开关型UPQC可以有效治理电压、电流谐波,消除电压偏差与相位跳变,提高DFIG机端电能质量,使机组可以在多种故障电压工况下实现柔性故障穿越。     

Management of reactive power sharing & power quality improvement with SRF-PAC based UPQC under unbalanced source voltage condition

This paper is proposed to establish a new control algorithm for UPQC (unified power quality conditioner) to improve power quality and manage effectively equal reactive power sharing between shunt and series inverter of UPQC under unbalanced source voltage condition. The extraction of instantaneous power angle for reactive power sharing faces difficulty with unbalanced source voltage condition. This paper presents a new SRF (synchronous reference frame) based PAC (power angle control) method using decoupled load current parameters for efficient utilization and coordination of UPQC inverters. The proposed controller contributes in improvement of source current and load voltage harmonic profile, provides efficient way of load reactive power compensation and load voltage compensation for sag, swell and unbalanced condition. Effect of source voltage variations in the form of sag, swell or unbalancing on variable power angle estimation and reactive power calculations are also validated through a mathematical analysis. SRF based PAC control approach and PAC based UVT (unit vector template) control approach is adapted for estimating the reference signals of shunt and series inverter respectively and thus reducing the need of extra computation. The simulation and experimental analysis is carried out using Matlab/Simulink software package for computer simulation and a dSPACE based experimental setup for real time verifications.     

综合电能质量补偿装置及其应用

介绍了综合电能质量补偿装置(UPQC)的概念及工作原理,提出了一种以广义瞬时无功功率理论为基础改进的检测方法,该方法克服了以往一些检测方法的缺陷,并能快速、准确地检测出电网电压的降落、升高、不对称以及谐波等各种干扰。给出了UPQC在配电网中应用的实例,仿真及实验结果表明:UPQC可以有效地抑制电网所受的各种干扰。     

统一电能质量控制器最优容量控制策略

选取负载侧电压为参考向量对整个系统的进行了相量图分析,推导出UPQC最优容量注入的表达式。仿真结果表明,UPQC最优容量控制策略不仅能对电能质量进行补偿,而且降低了UPQC装置补偿容量,提高了装置经济性,易于实验应用。     

基于改进d-q-0变换的UPQC中串联变流器研究

用于配电系统中的三相四线制统一电能质量控制器(Unified Power Quality Conditioner,简称UPQC)是为了解决敏感用户端供电电压的电能质量问题和用户侧电能质量问题而研制的一种功能全面的有源电力滤波器(APF).重点研究了UPQC中串联部分电压畸变的检测方法以及控制策略,并通过实验对常见的电压跌落进行补偿.结果表明检测方法是正确、有效的.     

基于UPQC的电气化铁路同相供电方案的研究

介绍了一种基于统一电能质量调节器(UPQC)的电气化铁路同相供电方案,通过对UPQC的主电路结构、功能和控制方法的详细分析,指出了该控制器相对于现有其他方案的优点,通过仿真结果证明,基于UPQC的同相供电系统能解决电气化铁路存在的三相不平衡,电压波动,谐波污染,功率因数低等问题。     

一种基于链式结构UPQC的电气化铁路同相供电方案研究

介绍了一种基于统一电能质量控制器（UPQC）的电气化铁路同相供电方案,通过对UPQC的主电路结构、功能和控制方法的详细分析,指出了该控制器相对于现有其他方案的优点,最后对同相供电系统在电力机车处于正常运行和再生制动这2种典型工况时的补偿效果进行了仿真,仿真结果表明,基于UPQC的同相供电系统能解决电气化铁路牵引变电所存在的三相电压不平衡、电压波动、功率因数低下以及谐波污染等问题,UPQC与能量存储系统ESS相结合,还能很好地解决机车再生制动能量回馈等问题。     

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。     

具有光伏并网发电功能的统一电能质量调节器仿真

统一电能质量调节器因直流侧没有储能设备通常不能对负载进行电力中断补偿，且太阳光的日夜交替变化导致光伏并网发电装置只能间歇工作，这将影响设备的利用效率和电力系统正常运行。针对此不足，提出一种新的统一电能质量调节器结构和控制策略，该系统可同时实现电能质量综合治理、光伏并网发电以及电力中断补偿。详细分析了该系统的工作原理和控制策略，并利用Matlab/Simulink对系统进行仿真，验证了所提系统结构及控制策略的可行性。     

三相串联电能质量控制器补偿电压的优化

串联型电能质量控制器(SPQC)通过向系统电压中串联一个电压源来调节用户侧电压质量。在系统电压出现跌落，浪涌，不平衡等现象的情况下，使用SPQC进行补偿可以获得更高的效率。本文对系统电压不平衡条件下SPQC注入电压的特性进行了分析。在这个基础上对三相三线制和三相四线制三相不平衡电压跌落的优化补偿进行了研究，分别就三相四线制系统和三相三线制系统提出了优化补偿电压的算法并进行了仿真。仿真结果很好的证明了理论分析的正确性。     

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.     

储能式统一电能质量控制器负载电压全补偿容量配置策略

常规储能式统一电能质量控制器(UPQC)的补偿策略,为了实现串、并单元的功率协调分配,可能出现补偿前后负载电压相位跳变问题,对相位跳变敏感负荷有影响。为此,文中对储能式UPQC提出了一种负载电压幅值和相位全补偿容量配置策略。该策略在实现负载电压完全补偿的前提下,利用储能单元能够提供有功功率的特点,通过选择合适的并联补偿电流并使其幅值保持恒定,减小补偿后的电源电流幅值,从而使串联单元保持较低的补偿容量,减小了UPQC的串联单元容量的配置。仿真及低压小功率样机实验结果表明,所提策略可以实现负载电压的完全补偿,并减小了UPQC的串联单元补偿容量。     

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。     

基于UPQC的三相电流平衡补偿控制

统一电能质量控制器(UPQC)控制单元中既要控制静止同步无功补偿器(STATCOM)又要控制静止同步串联补偿器(SSC),灵活性和速动性降低且成本较高。对UPQC补偿装置进行具体的修改,UPQC的补偿原理主要是通过SSC交流侧输出一串联的电压以改变负载的实际工作电压,对STATCOM部分不要实施控制,故将UPQC中STATCOM部分的全控型电力电子器件换成二极管,从而得到了UPQC装置。以广东某一变电站为例,计算并用Matlab进行了仿真,结果表明,该补偿装置提高了控制的灵活性和速动性,且降低了成本。     

统一电能质量控制器的建模与仿真

统一电能质量控制器可同时补偿电网畸变电压和抑制负载谐波电流。为此,构造了一种基于反向传播算法的三层前馈神经网络用来检测并联型有源电力滤波器的谐波电流,离线训练收敛后实现在线功能,对串联型有源电力滤波器谐波电压检测采用了畸变电压参考量比较检测方法;建立了统一电能质量控制器的系统仿真模型,利用其对各种电能质量问题的补偿性能进行了仿真研究,并对补偿前后负载和电源电流/电压进行了频谱分析。研究结果表明,统一电能质量控制器集电压补偿、电流补偿于一体,可有效实现多重电能质量调节功能。     

Resistive optimization with enhanced PLL based nonlinear variable gain fuzzy hysteresis control strategy for unified power quality conditioner

This paper proposes a Resistive Optimization Technique (ROT) incorporated with enhanced phase-locked loop (EPLL) based Nonlinear Variable Gain Fuzzy (NVGF) hysteresis control strategy for three-phase, three-wire Unified Power Quality Conditioner (UPQC) for compensating current harmonics, reactive power, voltage sag/swell, voltage harmonics and voltage unbalance present in the power system distribution network. This novel resistive optimization control strategy is exploited for reference signal generation for both shunt and series inverter. This proposed algorithm adaptively regulates the DC-link capacitor voltage without utilizing additional controller circuit and makes the control system simple as it does not involve any complex optimization methods. Furthermore, a nonlinear variable gain fuzzy based hysteresis controller is proposed for controlling the hysteresis band, which effectively reduces the band violation and improves the tracking behavior of UPQC during load transient, distortion and unbalanced supply conditions of power system. The proposed control strategy of UPQC is validated through MATLAB/SIMULINK followed by the experimental setup accomplished with real-time-hardware-in the loop (HIL) system OPAL-RT simulator and adequate results are reported after a comparative assessment with the conventional PI and hysteresis controller.     

一种新颖的统一电能质量控制器控制策略

本文详细分析了统一电能质量控制器的工作原理、数学模型及在两相同步旋转坐标系(SRF)中的控制系统。通过采用所提出的控制策略 UPQC 可以在电网电压有谐波、输出带非线性负载的情况下实现功率因数为1的正弦电流输入、负载端电压为与电网电压同相的额定正弦电压。     

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。     

Power quality enhancement using fuzzy sliding mode based pulse width modulation control strategy for unified power quality conditioner

This paper proposes a fixed switching methodology based on fuzzy sliding mode pulse width modulation (FSMPWM) control strategy for three-phase three-wire unified power quality conditioner (UPQC). The proposed FSMPWM control technique eliminates numerous power quality (PQ) problems such as current harmonics, load unbalance, voltage sag/swell, voltage unbalance, voltage distortion and phase-angle jump existing in the power distribution network. Initially, the design of FSMPWM is based on the implementation of sliding surface by proper extraction of reference current and voltage signals for UPQC. Subsequently, the equivalent control law is formulated for both shunt and series converter. With this consideration, Mamdani fuzzy rule base is designed at the sliding surface for generation of switching pulse. Moreover, the proposed method eliminates the chattering effects by smoothing the control law in a narrow boundary layer for generating fixed switching pulse for both shunt and series converter. The performance of proposed UPQC system has been simulated and analyzed by MATLAB/SIMULINK followed by real-time experimental studies accomplished with a real-time-hardware-in the loop (HIL) system in OPAL-RT simulator. Additionally, the efficacy of this proposed technique is compared with a conventional sliding mode controller (CSMC).