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。     

一种新型的单相统一电能质量调节器

介绍了电能质量问题的分类以及相应的电能质量调节装置,简单说明了统一电能质量调节器拓扑结构和功能。在此基础上提出了一种新型的单相统一电能质量调节器的结构,该结构采用直流单元多组电容并联的方法来进行系统和装置间的隔离以取代传统的变压器隔离的方法。分析了这种结构的直流储能单元参数的设计和基本的控制方法,给出了该装置确定串联参考电压和并联参考电流的方法。最后给出了基于该拓扑的统一电能质量调节器的仿真结果,很好地证明了该拓扑的实用性和控制方法的有效性。     

电能质量问题与统一电能质量管理

电网中存在谐波、无功、电压闪变及负序电流等问题，严重影响电能质量，危害电力设备。传统解决电能质量问题的措施往往只能消除某个方面的危害。随着电子技术和控制技术的迅速发展，统一电能质量调节器和统一潮流控制器等综合电能质量管理装置的研究与应用日趋成熟，有望全面提高电网电能质量。     

统一电能质量调节器同步无差拍控制方法研究

提出一种新的UVQC控制方法，把UVQC串联侧和并联侧逆变器作为一个整体，对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。为易于数字化实现并弥补大量计算所带来的延时，采用无差拍控制结合SVM方法来控制电力电子器件开关跟踪参数值。为减少传感器数量，设计一个降维观测器来估计状态。该文还对该方法的鲁棒性进行了探讨。分析和仿真证实了该方法的有效性和可行性。     

统一电能质量调节器控制策略的仿真研究

本文采用了广义瞬时无功功率的谐波检测算法,控制方法分别运用了定时控制的瞬时值比较法以及SVPWM的控制方式,采用带阻感负载的可控整流桥作为谐波源,运用于三相三线制统一电能质量调节器中。仿真结果表明该方案在电网电流和电压存在畸变的情况下,能很好地跟踪谐波,并且具有很好的动态响应速度和较高的补偿效果。     

带储能系统的新型统一电能质量调节器的设计

针对传统统一电能质量调节器(UPQC)在断电的情况下无法为用户提供电能的缺点,提出一种基于储能系统的UPQC结构,并设计了相关控制策略对其进行控制。当电网正常时,通过并联有源电力滤波器(PAPF)吸收一定的有功功率对蓄电池进行充电。一旦电网断开,蓄电池迅速释放电能使直流侧电压稳定,同时通过控制串联有源电力滤波器(SAPF)逆变,保持用户端电压稳定。为了实现储能系统稳压与PAPF稳压的无缝切换,设计了带积分预设的比例积分(PI)算法。针对电压定向方法,按照其定义,设计一种直接计算定向角的方法,该方法具有计算精度高,无相位滞后等优点。系统采用双DSP芯片控制,一片控制SAPF和PAPF,另外一片控制储能系统,两片DSP芯片通过RS232总线连接到ARM单片机,进行协调控制。实验结果表明,该系统能够有效地改善电能质量,即使在电网断开的情况下,也能继续为用户提供高品质电能。     

低压三相统一电能质量调节器的研制

针对三相四线制低压供电系统电压波动和非线性谐波电流污染的特点,设计了一种能够解决多种复杂电能质量问题的统一电能质量调节器(UPQC).该系统采用了模块化设计的思路,采用高频隔离DC/DC代替工频隔离变压器,可实现并联侧谐波电流的精确补偿及串联侧电压跌落、谐波电压的快速补偿特性.此处给出了不同组成部分的控制策略,并通过实验验证了该拓扑结构的可行性和有效性.     

统一电能质量调节器的研究

分析了由串联和并联有源电力滤波器联合构成的统一电能质量调节器的电路结构，阐明了各组成部分的工作分工和原理。提出一种电网电压正序分量的近似计算及实现方法。介绍了以电流比较跟踪和以空间矢量调制方法实现的并联和串联有源滤波器的控制方法，给出了仿真和实验结果。     

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。     

统一电能质量调节器UPQC的研究现状

目前,针对UPQC的研究基本都处在理论研究阶段,试验研究比较少,实际应用更需要较长的时间。但是,这并不影响UPQC的发展前景,其完善的补偿调节功能是其他装置不能与之相媲美的,对其进行研究也是很有价值的。     

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。     

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。     

一种串联侧三相解耦型统一电能质量控制器

传统模块化多电平变换器统一电能质量控制器(MMC-UPQC)的串联部分采用单变换器和三个单相耦合变压器,三个单相耦合变压器在变换器侧成星形联结。该结构使UPQC装置的无法补偿包含有零序分量的电压暂升/暂降。为此提出了拓扑结构改良的MMC-UPQC以改善UPQC的电压暂升/暂降能力。新拓扑MMC-UPQC串联部分采用等效串联的双变换器和三个单相耦合变压器,三个变压器在变换器侧无直接联结,串联部分实现了串联侧的三相解耦。文中分析了新拓扑MMC-UPQC改善电压暂升/暂降补偿能力和提高系统安全性、可靠性的原理。通过仿真研究,验证了新拓扑结构MMC-UPQC的正确性。与传统MMC-UPQC相比,新拓扑结构MMC-UPQC可补偿同时包含正序、负序和零序分量的电压暂升/暂降,并从减小串联变换器交流电流、降低公共直流侧电压和变换器级的冗余运行三方面可提高系统的安全性和可靠性。所提出的新拓扑结构MMC-UPQC适用于大功率应用场合。     

基于状态变量反馈的并联型综合电能质量调节器控制方法

分析了仅由1套逆变器构成的并联型综合电能质量调节器的结构特点和控制目标,提出了一种基于状态变量反馈的系统控制方法,通过控制电源电流来间接控制负载电压,很好地解决了常规比例–积分控制时电源和负载间的连接电感所导致的供电电流直流暂态分量不衰减的问题。运用Matlab分别对系统接线性和非线性负载的情况进行仿真,验证了该控制方法的正确性和有效性。     

A Novel Delay-less Control of Unified Power Quality Conditioner to Enhance Power Quality in Power System

In this article, an analytical and delay-less model for the unified power quality conditioner is proposed to improve electrical power quality in power systems. The designed model includes a shunt active filter, series active filter, and common DC link, which is capable of improving power quality parameters in different conditions. The proposed control is based on a combination of the rotating reference frame theory and least mean square method that (1) can enhance power quality, including reduction of the voltage and current harmonics, voltage flicker, and reactive power of system, and (2) has no delay in the reference current generation. The DC link is also designed in a manner that capacitor voltage has a stabilized voltage in all instants. In addition, fundamental frequency estimation is employed to control frequency changes in the control system. For testing the proposed method in the worst conditions, the electric arc furnace load based on an actual stochastic arc that can generate almost all electrical power quality parameters is taken into account for the power system. The validity of proposed method is analyzed by comparing different existing control methods of the unified power quality conditioner. The simulation results show the accuracy of the control system.     

统一电能质量调节器的研究综述

统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)能够同时补偿系统电压和滤除非线性负荷引起的谐波电流,是一种极具研究价值的综合型电能质量补偿装置。对目前UPQC的研究现状进行了综述,阐述了其在改善电能质量方面的作用和研究意义,对UPQC的各种拓扑结构、检测及控制方法进行了介绍分析,并指出了UPQC研究的未来的发展趋势。     

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.     

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。