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.     

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。     

UPQC直流储能单元的APFC控制技术

统一电能质量控制器(UPQC)是用户电力技术中的新兴装置,它能统一实现多重电能质量调节功能。系统地介绍了UPQC的综合补偿功能,并给出了一种典型的UPQC拓扑结构。为了进一步提高UPQC的性能,将有源功率因数校正(APFC)技术引入UPQC直流储能单元的直流电容电压控制,详细阐述了其工作原理,并给出了仿真实验结果。APFC技术用于UPQC的直流储能单元中是完全可行的,它使UPQC的性能更完善。     

电能质量控制中心与统一电能质量调节器的研究

现代社会的迅猛发展对电能质量提出了更高要求，电能质量问题的研究成为相关领域研究的热点。在对日本学者提出的FRIENDS(Flexible，Reliable and Intelligent Electricale Nergy Delivery System)供电新技术中的电能质量控制中心QCC(Quality Corttrol Center)进行深入研究的基础上进一步扩展了QCC的功能，明确了它的基本类型和结构。同时还对QCC中的关键部件统一电能质量调节器UPQC(Unified Power Quality Conditioner)进行了深入研究，明确了它的多重电能质量调节功能，给出了一种典型的UPQC拓扑电路，并利用H∞控制技术实现了其综合的电压、电流波形跟踪补偿，给出了满意的仿真结果。     

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。     

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。     

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。     

面向主动配电网的统一电能质量控制器补偿策略研究

主动配电网在充分发挥多种清洁能源优势的同时,不得不面对电能质量问题日益突出的困境。统一电能质量控制器(UPQC)可综合治理主动配电网中的电压质量和电流质量问题,是解决该问题的重要突破口。首先对UPQC系统进行解耦控制,将dq坐标下的数学模型转换到αβ坐标系下实现全解耦,得到串联侧和并联侧变流器的传递函数,然后分别设计了串联侧和并联侧的控制器,最后建立了UPQC系统整体的仿真模型。通过仿真验证了在电压跌落/暂升、负载电流畸变和无功电流、及综合电能质量存在的情况下,文中所设计的控制器具有较好的补偿效果。     

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。     

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。     

基于无功功率流的UPQC协调控制策略

针对统一电能质量调节器UPQC常规控制中,其串并联变流器功能相对独立、利用率低的问题,提出基于无功功率流的UPQC协调控制策略。应用所设计的UPQC系统结构,协调分配UP-QC串并联变流器的无功功率输出,控制串联变流器输出电压向量垂直相应的电流向量,控制并联变流器输出电流向量垂直相应的电压向量,有效消除了有功环流的影响。特别针对电网侧没有电能质量问题时,控制串联变流器继续输出无功功率,充分发挥两变流器的无功补偿功能。理论推导UPQC系统功率流的关系,并仿真实验分析提出的控制策略,结果表明该控制策略解决电能质量问题的同时,实现了UPQC串并联变流器功率的合理分配。     

电能质量的H∞最优控制方法

将先进的H∞优化控制理论应用于电能质量调节装置的控制器设计中,提出了一种基于H∞模型匹配技术的电能质量波形跟踪补偿控制新方法,并对其控制原理和物理本质进行了深刻阐述.给出了模型匹配系统的H∞标准控制框图及其状态空间实现,此方法不但可对控制器进行优化设计、控制精度高,而且还可确保所设计出的闭环系统为内部稳定的,该研究工作为进一步提高电能质量调节装置的补偿控制性能提供了理论支持.该H∞方法不但有严格的数学基础,而且还有明确的物理意义,可方便地实现电压、电流波形动态跟踪补偿最优控制,其正确性已得到了有效验证.     

基于自适应滤波的单相统一电能质量控制器研究

在分析单相统一电能质量控制器（unified power quality conditioner,UPQC）瞬时功率平衡关系的基础上,提出一种基于自适应滤波电流检测的UPQC双电流源协调控制策略。鉴于电流检测精度对双电流源控制策略补偿性能的影响,在保留变步长自适应算法快速性的前提下,提出一种提高电流检测精度的定频率滤波器改进算法。针对双电流源UPQC的控制器设计,采用比例控制和重复控制构成复合控制实现了串、并联有源电力滤波器的电流跟踪控制;从UPQC整体出发建立直流电压闭环控制的小信号模型,为直流电压环的控制器参数设计提供理论指导。研究结果表明,基于该控制策略和控制器设计方案的UPQC系统实现了较好的负载电压和电网电流补偿效果。     

统一电能质量控制器的一种新型保护方法

提出并分析了统一电能质量控制器UPQC(Unified Power Quality Controller)的一种新型保护方法。配电系统中发生短路故障时，该方法可以很有效地保护统一电能质量控制器串联部分中的辽变电路。保护的核心元件是与电流互感器二次侧并联的压敏电阻器及反并联晶闸管支路，通过对晶闸管门板信号的控制使电流互感器二次侧的电压箝位在逆变电路所允许的范围内，从而实现对UPQC的有效保护。该方法通过Matlab对380V配电线路进行了数字仿真，证明了其有效性。     

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.     

一种灵敏度最小化的电能质量同步补偿方法

应用统一电能质量调节器(UPQC)对电能质量进行综合补偿时,容易受到外界不确定干扰的影响,UPQC的鲁棒稳定性和补偿效果得不到保证。针对这个问题,该文采用对电网和负载建立统一数学模型方式,设计一种灵敏度最小化的H∞补偿控制器,抑制电力系统不确定干扰。理论分析和仿真结果表明,该方法能提高UPQC的稳定性和鲁棒性,充分发挥其对电能质量的综合补偿功能。     

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。     

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。     

一种新型无差拍UPQC预测直接控制策略

针对统一电能质量调节器（unified power quality conditioner,UPQC）传统线性控制算法中存在多个PI控制器及PWM调制环节,导致系统参数整定困难、结构复杂的问题,提出一种新型无差拍UPQC预测直接控制策略。推导并建立同步旋转坐标系下UPQC串、并联侧预测直接控制模型;基于无差拍控制原理与有功功率平衡原则构建了串联侧给定电流产生机制,实现了直流侧电压的无差拍控制和网侧电流的预测直接控制;基于无差拍控制原理与负载侧电压恒定原则构建了并联侧给定电流产生机制,实现了负载侧电压的无差拍预测直接控制。仿真与实验分析结果表明,所提算法无PI和PWM调制环节,有效简化了控制系统结构,并提高了系统的动态性能及补偿效果。