基于配电系统电能质量调节器补偿信号的检测方法

分析了统一电能质量调节器(UPQC)的基本结构及工作原理,在此基础上根据其串、并联部分的不同特点,以串联部分为例对不同的检测方法进行了分析比较。提出了用于UPQC的检测方法,该方法可以较好地满足UPQC各功能的动态检测。     

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。     

基于超级电容器储能的UPQC工作条件及控制策略

为处理常规统一电能质量调节器(UPQC)难以解决的电源瞬时中断或电压暂降较深的问题,提出利用超级电容器储能系统(SESS)构成UPQC的直流储能单元。针对基于SESS的UPQC拓扑结构,研究UPQC单元优化配置的影响因素和目标函数,得出UPQC系统级功率流协调控制的最佳工作条件;分析SESS的主电路结构特点和性能,确定储能单元的容量和SESS控制策略;根据UPQC串、并联变流器的工作要求,提出基于PI控制和重复控制的UPQC单元级控制策略。仿真与实验分析结果表明,所提出的拓扑结构和控制策略在达到电能质量治理目标的同时,实现了UPQC串、并联变流器以及SESS协调控制。     

基于模块化多电平变流器的统一电能质量调节器工程实验装置研究

将模块化多电平变流器(MMC)技术和统一电能质量调节器(UPQC)相结合,为将UPQC应用于高电压、大容量的场合提供了可能,为电能质量问题的集中解决提供了新的思路。研究MMC型UPQC具有重要的技术意义和市场价值。首先分析基于MMC的UPQC工作原理,对其关键参数进行分析设计,针对UPQC并联侧和串联侧MMC变流器的电能质量补偿功能提出相应的控制策略。PSCAD/EMTDC下的仿真结果证明了参数设计的正确性和控制策略的有效性。进而研制一套4MV·A/10kV的MMC型UPQC工程实验装置,开展现场实验并进行分析,实验结果表明MMC型的UPQC能够实现多种电能质量的综合补偿。     

统一电能质量调节器并联侧APF谐波检测技术

研究了统一电能质量调节器(UPQC)并联侧有源电力滤波器(APF)的4种谐波电流检测技术,包括ip-iq法、傅里叶分解法、自适应法和FBD法等,比较了各自的优缺点和适用场合。对FBD法和ip-iq算法的一致性问题进行深入分析。通过Matlab/Simulink软件对UPQC系统并联侧APF的谐波检测技术和UPQC整体功能进行了仿真研究。在实验室条件下搭建UPQC实验平台,对系统并联侧运行和控制情况进行实验研究。结果表明,对UPQC并联侧所采用的谐波电流检测算法和电流跟踪控制算法是正确并可行的。     

基于输入输出反馈线性化的UPQC滑模控制

为实现统一电能质量调节器(UPQC)串、并联侧的协调控制并提高控制精度和鲁棒性,根据UPQC在同步旋转坐标系下低频数学模型的特点,进行UPQC输入输出反馈线性化,并在此基础上对电压、电流补偿单元分别采用高阶滑模控制(HOSMC)和基于指数趋近率的SMC。Matlab/Simulink仿真分析表明了所提控制方法能够同时实现抑制电压跌落、电压畸变、电流谐波等功能;较之传统比例积分(PI)控制,其鲁棒性更强、控制精度更高。样机实验证明了所提控制方法能够实现UPQC的协调控制。     

电能质量综合补偿器补偿电压跌落和浪涌的新策略

介绍了电能质量综合补偿器(UPQC)的运行机理、检测方法、控制策略以及既能补偿电网畸变电压又能抑制负载畸变电流的功能优势，指出了UPQC在动态补偿电压跌落和浪涌时的功能局限。通过对UPQC串联部分脉宽调制(PWM)技术的分析研究，提出了在电压跌落和浪涌期间根据电压畸变量的变化幅度动态地调节三角载波幅值的PWM控制新策略。仿真结果表明了分析的正确性与设计方案的有效性。     

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。     

统一电能质量控制器容量优化设计及控制

为实现统一电能质量控制器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC) 容量在串并联单元之间的合理分配,提高UPQC补偿效率,给出了一种UPQC容量优化设计及控制方法。利用矢量图方法分析了UPQC稳态运行特性,建立了UPQC容量与电源电压暂降/骤升幅度、负载容量、负载功率因数和负载电压变化相角之间的关系模型,将其作为UPQC串并联单元容量选择的依据。根据补偿后负载电压相角可控的特点,采用神经网络对负载电压相角进行优化估计,降低UPQC实时补偿功率。仿真结果证明,所提方法能有效减小UPQC设计容量,优化动态补偿效果。     

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。