单相统一电能质量调节器二次纹波补偿及抑制策略

在单相半桥非隔离统一电能质量调节器(UPQC)中,交、直流间瞬时功率不平衡导致直流侧出现二次电压纹波,影响电能质量的补偿效果。该文分别在UPQC并网、离网两种模式下提出二次纹波的补偿及抑制策略。首先,分析UPQC在并网运行条件下直流二次纹波的产生机理及其对电能质量补偿的影响,并提出分别在并、串联侧变换器加入陷波器及特征次谐波控制,以降低网侧电流及串联侧电压谐波。其次,在UPQC离网运行时,为有效抑制直流电压二次纹波,提出一种利用UPQC闲置的串联侧变换器与复用的直流分裂电容构建半桥有源功率解耦电路的方法,控制难度低且无需额外增加解耦电路元件。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。在并网模式中,所提策略减少了74%的电流谐波及42%的电压谐波;在离网模式中,所提策略减少了66.7%直流电压二次纹波。同时,该文所提出的二次纹波的补偿及抑制策略,可优化直流电容参数设计,并进一步减小UPQC体积。

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。

基于串/并联APF的统一电能质量调节器

提出了一种新型统一电能质量调节器(UPQC)结构及其控制策略,所提的UPQC可接入三相三线或三相四线配电网系统中并实现串/并联的电能质量调节。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的复杂度。最后通过系统仿真及样机实验验证了所提新型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。

PV-BESS集成统一电能质量调节器协调控制策略研究

统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC)虽可以很好地实现多重电能质量的综合控制,但UPQC中串联和并联补偿器额定功率难以同时优化,并且在电网电压暂降时会存在系统补偿性能差的问题。为此,提出了一种光伏和电池储能系统(Photovoltaic-Battery Energy Storage System,PV-BESS)集成UPQC的拓扑结构,在UPQC串联侧耦合外部电容器,直流侧增加PV-BESS。在此基础上,提出了UPQC工作在无功功率补偿模式(Reactive Power Compensation,RPC)和电压波动补偿模式(Voltage Fluctuation Compensation,VC)下的协调控制策略,串联侧的耦合电容器在两种模式下共享UPQC所需的部分无功功率,降低了UPQC串联和并联补偿器的额定功率。研究了UPQC各单元的控制策略,保证了对负载的不间断供电,提高了严重电压暂降时系统的稳定性和补偿性能。在MATLAB/Simulink平台搭建了PV-BESS-UPQC协调控制模型,通过仿真验证了所提出的拓扑和协调控制策略的有效性。

具有光伏并网发电功能的统一电能质量调节器仿真

统一电能质量调节器因直流侧没有储能设备通常不能对负载进行电力中断补偿,且太阳光的日夜交替变化导致光伏并网发电装置只能间歇工作,这将影响设备的利用效率和电力系统正常运行。针对此不足,提出一种新的统一电能质量调节器结构和控制策略,该系统可同时实现电能质量综合治理、光伏并网发电以及电力中断补偿。详细分析了该系统的工作原理和控制策略,并利用Matlab/Simulink对系统进行仿真,验证了所提系统结构及控制策略的可行性。

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。10kVA系统实验装置的实验结果表明了该控制策略的有效性。

基于超级电容器储能的微网统一电能质量调节器

提出了一种新型的由超级电容器储能模块、光伏阵列、升降压DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、并联逆变器和能量管理系统组成的微网统一电能质量调节器,分析了主电路的基本结构,提出了调节器在并网状态下针对不同电能质量问题控制指令的生成,以及超级电容器和逆变器的连接模块、光伏电池对超级电容器充电模块的设计。仿真结果表明,所提出的统一电能质量调节器可以充分利用光伏电池发出的多余能量,通过超级电容器的快速响应能力,对微网中的多种电能质量问题进行有效治理。

用于故障限流与电能补偿的多换流器式统一电能质量调节器

介绍了由一个并联电压源换流器(shunt-VSC)和两个串联电压源换流器(series-VSC)组成的多换流器式统一电能质量调节器(Multiconverter-Unified Power Quality Conditioner),用于连接两条具有不同负载特性的配电线路,三个换流器共用一组电容,采用背靠背方式,实现动态电压恢复、有源滤波、故障限流等功能,提高供电质量和可靠性。采用series-VSC串接限流电感的方法限制故障电流,不消耗有功功率。对功率在不同换流器之间的流动情况进行分析和说明。仿真结果表明,MC-UPQC可有效治理电压、电流谐波污染,同时降低网络故障电流水平,易于不同网络互连。

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,ReliableandIntelligentElectricaleNergyDeliverySystem)供电新技术中的电能质量控制中心QCC(QualityControlCenter)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(UnifiedPowerQualityConditioner)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。

统一电能质量调节器的实验研究

统一电能质量调节器 ( UPQC)是结合串联有源滤波器和并联有源滤波器的一种新型谐波和无功补偿装置。文中分析了它的系统结构和工作原理 ,并根据提出的检测控制方法研制了一台实验样机 ,进行了实验研究。实验结果表明 ,样机不仅可以补偿非线性负载产生的无功电流和谐波电流 。

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。

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UPQC控制方法,把UPQC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 。

统一电能质量调节器串联变流器多频级联无源控制研究

统一电能质量调节器的串联变流器数学模型是高阶模型,为了在频域中提高高阶控制系统的动静态性能,提出一种多频级联无源控制策略。首先,采用傅里叶变换技术对其交流数学模型进行频谱分解及多频直流建模,然后在被指定的频率模型上将系统降阶成级联的低阶模型;针对此级联低阶模型进行了一种新型无源控制器设计,理论分析表明所提的控制器不仅在频域上实现了对串联变流器的灵活控制,而且在无法获知控制对象精确模型时也实现了零稳态误差控制,有效克服了传统无源控制器控制性能依赖控制对象模型精度的缺点。最后,进行实验验证,实验结果表明所提的控制策略是可行的。

模型预测控制在统一电能质量调节器中的应用

提出了基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)以改善电网电能质量。介绍了UPQC的基本原理、结构,并对其进行建模得到其状态空间模型,以这个模型为基础,将MPC控制算法应用到UPQC系统中,设计了MPC控制器。仿真结果表明,基于MPC的UPQC能够有效补偿谐波、抑制干扰。

基于简化p-q-r理论的统一电能质量调节器控制策略

阐述了p-q-r瞬时功率理论的原理,提出一种特殊情况下的简化p-q-r理论,基于这一理论,提出一种统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)的综合控制策略,此策略综合了通常的直接控制策略和间接控制策略的特点。重点介绍了补偿电流及补偿电压的计算方法,详细分析了控制策略的原理,推导出p-q-r坐标下的相关运算公式,给出了在该坐标轴上的详细控制框图。仿真结果显示,将采用这种控制策略的UPQC用于补偿三相四线非线性及不平衡系统,可以实现对负载谐波、无功及中线电流较好的补偿,使负载获得额定端电压,同时提高电源侧功率因数,表明这种控制策略是可行、有效的。

新型统一电能质量调节器解耦控制方法

推导了αβ变换和dq0变换间存在对偶的变换特性,利用两者间的相互变换能解决某一类型的交叉耦合问题。针对基于dq0系统统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)模型中存在双环强耦合问题,证明了该耦合问题可通过αβ和dq0间的变换实现完全解耦。在此基础上提出了基于两相同步旋转dq坐标系的UPQC完全解耦的新型控制策略,控制过程中由于dq两相完全解耦,使控制更加简单、易实现,控制品质得到提高。大量基于EMTDC/PSCAD软件的仿真证明了该控制方法的有效性。

一种三相四线统一电能质量调节器的零稳态误差控制策略

对三相四线统一电能质量调节器(UPQC),当电源电压和负载电流不平衡或存在畸变时,常规p-q-r轴上的比例-积分(PI)调节器无法获得零稳态误差。为解决这个问题,提出了一种在p-q-r轴上的交流等效PI调节器,详细分析了利用它获得零稳态误差的原理,提出了常规PI调节器加交流等效PI调节器的控制策略,推导出了在改进p-q-r坐标上的控制方程,给出了系统的控制框图。实验结果表明,采用的控制方法较好地实现了UPQC的补偿性能。通过比较发现,对于同样的双闭环控制策略,采用了交流等效PI调节器的UPQC的补偿性能好于未采用时的补偿性能,证明了交流等效PI调节器对减小UPQC的稳态误差是有效的。

基于改进型统一电能质量调节器结构的微电网控制策略

在电压等级为380V的微电网应用中,针对主电网三相四线制结构,提出了一种基于改进型统一电能质量调节器(UPQC)结构的微电网控制策略。该策略可以有效补偿主电网电压跌落、过电压和电压畸变,以及由微电网中非线性和不平衡负荷带来的电能质量问题。并网变流器(包括串并联变流器)在补偿电网电压和电流的同时,不仅解决了串并联变流器耦合带来的干扰,而且实现了微电网合理的功率分配。通过改进微电网公共连接点的UPQC结构,提出了改进型最小能量电压跌落补偿法,克服了传统补偿算法的缺陷,确保负载电压不会发生相位突变,不仅提高了分布式电源补偿电压的能力和范围,而且降低了变流器的容量和成本。通过MATLAB/Simulink仿真验证了所述控制策略的有效性。

单周期控制策略在统一电能质量调节器中的应用研究

基于统一电能质量调节器(UPQC)对电能质量进行补偿时的同步性问题和控制的复杂性两个方面的考虑,在对UPQC拓扑结构与工作原理的分析基础上,提出了基于单周期控制的统一电能质量调节器控制策略,完成对UPQC中的DVR和APF两部分的同步控制,并且结构简单、易于实现。在理论分析的基础上,应用Simulink对单周期控制的统一电能质量系统进行了建模和仿真,仿真结果表明,该方法能在一个开关周期内消除稳态误差,提高UPQC的稳定性和对电能质量补偿的快速性,很好地证明了该拓扑的实用性和控制方法的有效性。