統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)的分析與研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種精密儀器和設(shè)備越來越多地得到使用,電力用戶對電能質(zhì)量的要求也越來越高。為改善配電系統(tǒng)電能質(zhì)量問題,自上世紀八十年代以來,基于電力電子技術(shù)的面向配電系統(tǒng)的用戶電力技術(shù)CUSPOW得到了電力科研工作者的廣泛關(guān)注。其中由串聯(lián)、并聯(lián)雙變流器組成的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)具有綜合的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)能力,不僅可以改善電網(wǎng)輸入電流的電能質(zhì)量問題,也可以改善負載端電壓的電能質(zhì)量問題,被認為是最有前途的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器。本文以三相

2、三線制的UPQC為研究對象,開展了以下研究工作。
　　分析了三相三線UPQC的工作原理,指出UPQC的并聯(lián)變流器受控為正弦電壓源,而串聯(lián)變流器受控為正弦電流源就可以實現(xiàn)UPQC對電能質(zhì)量的綜合調(diào)節(jié)?；谙到y(tǒng)理想控制作用及其等效電路模型,較深入地闡明了UPQC的靜態(tài)工作特性,對串聯(lián)變流器輸出的補償電壓、并聯(lián)變流器輸出的補償電流、不同工況下系統(tǒng)各部分吸收與發(fā)出的有功功率/無功功率的情況以及串、并聯(lián)變流器伏安容量進行了詳細分析,指出了在

3、忽略串聯(lián)變壓器漏感的情況下串聯(lián)變流器的補償電壓完全由負載電壓及電網(wǎng)輸入電壓決定,并聯(lián)變流器的補償電流則受電網(wǎng)輸入電壓、負載電壓及負載功率角的影響,而兩種變流器的伏安容量則與負載功率因數(shù)、負載電流諧波畸變率、負載電壓與電網(wǎng)輸入電壓的比值等因素相關(guān)。此外討論了UPQC不同的主電路拓撲結(jié)構(gòu),指出其不同的應(yīng)用場合及優(yōu)缺點。另外還介紹了基于MATLAB SIMULINK仿真環(huán)境的電路模型仿真技術(shù),為UPQC的分析研究提供了有效的驗證手段。

4、　　分別在靜止ABC、同步旋轉(zhuǎn)dq0坐標系下建立了三相三線串聯(lián)變流器、并聯(lián)變流器的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)串聯(lián)變流器dq0坐標系下的數(shù)學(xué)模型,采用dq軸交叉解耦控制技術(shù),設(shè)計出串聯(lián)變流器的控制系統(tǒng),對串聯(lián)變流器實行實時的 SPWM控制,則可實現(xiàn)串聯(lián)變流器作為基波正弦電流源運行的功能。同理,采用dq軸交叉解耦控制技術(shù),設(shè)計出并聯(lián)變流器的控制系統(tǒng),與串聯(lián)變流器控制系統(tǒng)所不同的是,并聯(lián)變流器是雙閉環(huán)控制,即以輸出電感電流為內(nèi)環(huán),輸出電壓為外環(huán)。在并聯(lián)變

5、流器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,對其實行實時的 SPWM控制,即可實現(xiàn)并聯(lián)變流器作為基波正弦電壓源運行的功能。根據(jù)控制理論知識,分別給出串聯(lián)變流器、并聯(lián)變流器的控制系統(tǒng)設(shè)計過程,為UPQC控制系統(tǒng)的設(shè)計提供一定的參考。
　　給出了設(shè)計容量為50kVA三相三線制UPQC系統(tǒng)的功率電路參數(shù)的設(shè)計過程,以及串聯(lián)變流器、并聯(lián)變流器控制系統(tǒng)參數(shù)的計算過程。給出了一種有效的系統(tǒng)投入與退出運行的策略,并以仿真結(jié)果驗證其正確性?；诖?、并聯(lián)變流器的控制策略