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。     

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。     

基于能量控制策略的直-交变换器的研究

介绍了采用能量控制策略的Buck—Boost直-交变换器,对该变换器的拓扑电路、工作原理以及控制策略进行分析和仿真。仿真结果显示：在相同的开关频率下,采用能量控制策略比SPWM的输出电压的谐波分量小,对电网电压波动和负载扰动无明显动态调整过程。该控制策略可应用于高性能正弦交流电压源和变频变压系统中。     

高频交流环节AC/AC变频变换系统基准正弦电路研究

首次提出并深入分析研究了一类全数字化技术，与电网电压n倍频或n分频信号同步的基准正弦电路，并给出了关键电路参数设计准则与试验结果，试验结果与理论分析一致。该基准正弦电路具有输出正弦电压与电网电压n倍频或n分频信号同步，THD小，幅值可调且不受电网电压波动的影响，简单实用，价格低廉等优点，在高频交流环节AC／AC变频变换系统和UPS中具有重要应用价值。     

高频交流环节AC/AC同频变换系统基准正弦电路研究

介绍并分析研究了一种采用数字化技术的，与电网电压同步的基准正弦电路，给出了关键电路参数设计准则。试验结果与理论分析一致。该基准电路具有输出正弦电压与电网电压同步，THD小，幅值可调且不受电网电压波动的影响，简单实用，价格低廉等优点，在高频交环节AC／AC变换系统，不间断电源系统UPS中具有重要应用价值。     

输入不对称条件下矩阵变换器调制策略的实现

交-交矩阵变换器以其单位输入功率因数和良好的正弦输入电流和输出电压等优点,被誉为"绿色"变换器.它可消除目前多样性负载给电网带来的严重谐波污染和低功率因数等负面影响,在电力电子领域蕴藏着良好的应用前景.针对可能出现的输入电压小对称情况,改进了双空间矢量调制策略,有效抑制了因输入电压不对称而引起的输出电压谐波,得到了对称的三相输出电压.为验证改进方法的正确性,利用数字信号处理器(Digital Signal Processing,简称DSP)和复杂可编程逻辑器(Complex Programmable Logic Device,简称CPLD)泽码电路作为控制器,制作了原理样机,并对改进策略进行了实验验证,给出了实验波形.     

串并联补偿式不间断电源四象限360°运行机理分析

串并联补偿式不间断电源(UPS)作为一种新型UPS,由两个双向背靠背变换器实现功率流控制和四象限360运行。基于网侧与负载侧功率平衡的原则,首先分析电网电压波动时串并联补偿式UPS的功率流动机理,通过双向背靠背变换器工作在整流状态或逆变状态调节不足或多余的能量,同时实现网侧单位功率因数和稳定的正弦输出电压;其次分析不同性质负载条件下四象限360运行的机理,得出阻性、容性和感性负载时的相量图,进而得出补偿式UPS运行区域状态图,并确定串并联补偿式UPS带载运行的角度范围;最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

基于控制网侧电流的光伏并网变流器控制策略

提出了一种光伏发电并网变流器的控制策略,通过直接控制电网电流为正弦,实现有功功率的功率变换与传输的同时,补偿本地负载谐波电流和无功电流。外环采用直流电压控制,通过最大功率点跟踪算法获得直流电压的控制参考信号,然后利用电压控制器输出与电网电压的基波因子相乘直接获取电流控制参考信号,通过内环电流直接对电网电流进行跟踪控制,从而控制电网电流为不含谐波和无功分量的正弦有功电流。该方法只需要一个电流互感器和两个电压互感器用于检测电网电流、电网电压和直流电压,且无需坐标变换、算法简单、计算延时少。实验结果证明了所提方法的可行性。     

混合式配电变压器的动态模型与内环控制系统

相比传统配电变压器,混合式配电变压器(HDT)集成了脉冲宽度调制变换器,能够对部分传输功率进行调控.因而不仅具有传统配电变压器电压等级变换和电能传输的基本功能,而且能够实时动态控制其负载电压及电网电流,这对于实现主动配电网具有重要应用价值.该文提出一种改进型混合式配电变压器配置方案及其三相电路拓扑,其优势在于变换器拓扑简单,各环节电压等级的确定灵活方便.基于等效电路构建HDT的传递函数框图模型,并采用PI控制器构建HDT的内环控制系统.仿真及实验显示,在电网电压波动及负载畸变工况下,HDT能够实现电网电流的正弦单位功率因数控制及负载电压的正弦稳定控制,从而验证了建模分析及控制系统设计的正确性.     

不平衡负载情况下矩阵变换器的拓扑改进及控制策略

针对3×3矩阵变换器(matrix converter,MC)不能带不平衡负载问题,提出一种新型的3×4MC,新增加的中线桥臂连接到负载中性点。建立其交-直-交的等效模型,并通过在等效模型上对3×4MC带不平衡负载的分析可知,获得三相对称输出电压的关键是对负载中性点电位的控制。继承3×3MC的空间矢量调制(space vector pulse width modu- lation,SVPWM)方法,并根据其调制特点,分析SVPWM与正弦脉宽调制(sinusoida pulse width modulation,SPWM)的内在关系：SVPWM实质上是在三相正弦调制波中注入了零序分量的改进SPWM。对中线桥臂单独采用SPWM方法,控制负载中性点的电压为相应的零序电压,使输出为三相对称电压。采用开关函数法对网侧的输入电流进行谐波分析,得出输入电流中低次谐波的表达式。最后针对所提出的3×4MC用Matlab/Simulink进行仿真,仿真结果验证了其可行性。     

三相四线UPQC系统的串联变流器控制策略

研究了三相四线统一电能质量调节器（UPQC）系统的串联变流器控制策略,该策略将串联变流器控制为正弦电流源,通过在静止ABC坐标系下对串联变流器三相输入电流分别进行独立控制,实现了电网输入电压非正弦、不平衡条件下的三相输入电流的基本平衡与正弦,且直流母线 2组电容电压稳定平衡。实验结果表明该控制策略是有效的,为三相四线UPQC系统对电网侧电能质量的改善及其并联变流器的正常运行提供了可靠的保障。     

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。     

A unified power quality conditioner (UPQC) for simultaneous voltage and current compensation

The paper discusses the topology and control of a unified power quality conditioner (UPQC) that can be used simultaneously in voltage or current control mode in a power distribution system. In the voltage control mode, the UPQC can force the voltage of a distribution bus to be balanced sinusoids. At the same time it can also perform load compensation resulting in the drawing of balanced sinusoidal currents from the distribution system bus in the current control mode. Both these objectives are achieved irrespective of unbalance and harmonic distortions in load currents or source voltages. We shall discuss a suitable UPQC structure that allows the tracking of reference current and voltage generated to meet the objective stated above. The reference generation scheme along with the switching control scheme is presented in detail. Extensive results of digital computer simulation studies are presented to validate the proposed structure and control.     

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。     

基于情感智能控制器的统一电能质量调节器

为解决统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC)直流侧电压稳定控制问题,提出一种基于大脑情感学习的智能控制器(Brain Emotional Learning Based Intelligent Controller,BELBIC)新型控制策略。基于背靠背脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)变流器结构的UPQC电路系统,采用开关函数描述方法建立并联补偿控制和串联补偿控制电路的数学模型。根据大脑情感学习(Brain Emotional Learning,BEL)计算模型的结构特点和作用机理,提出基于BELBIC智能控制的UPQC系统多目标控制框图。仿真及实验结果表明可以实现电流和电压的补偿输出,直流侧电压稳定,系统具有良好的动静态特性,验证了所提方法的正确性和有效性。     

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.     

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.     

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。