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。

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。

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。

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。

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。

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。

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 。

基于快速块LMS算法的统一电能质量调节器谐波电流预测方法

本文提出了一种基于快速块LMS算法的统一电能质量调节器谐波电流预测方法。该方法将FFT变换运用到LMS算法中,采用重叠存储方法,在滤波器权值更新时进行块处理。分广义平稳和广义非平稳两种情况,对每个可调权值赋予不同的步长。在t时刻预测出t+2时刻受控量与参考量之间的差值,通过选择t+1时刻的控制策略和利用快速块LMS算法使得该差值最小。仿真结果表明了该方法的正确性和可行性。

基于超级电容储能的统一负荷质量调节器的研究

以电能质量问题责任分离为出发点,将电能质量划分为供电质量和负荷质量。针对解决负荷质量问题,提出了一种基于超级电容储能的统一负荷质量调节器。调节器以并联型APF拓扑为基础,在其直流母线上配置了新颖的由双管升降压斩波电路控制的超级电容储能系统,利用超级电容的储能,调节器能够实现快速补偿负荷的波动功率或突变功率,使系统侧只需向负荷提供单位功率因数、电流波形正弦、没有冲击的有功功率。仿真研究验证了统一负荷质量调节器拓扑及其控制策略的正确性和有效性,能够有效改善负荷品质,提高电能质量。

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。

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。

统一电能质量调节器的新型补偿策略及仿真

统一电能质量调节器(UPQC)能够有效解决电压跌落及谐波等电能质量问题,但传统电压跌落补偿策略UPQC消耗的能量较突出。为解决上述问题,提出一种新型电压补偿策略,补偿策略根据相应的电压跌落程度、负载因数角决定串联侧补偿电压的幅值,在一定的控制策略下,注入特定补偿电压角,使得装置串联侧只补偿无功,补偿有功为零。补偿策略不仅能完成电网电压跌落补偿、负载无功补偿,且能有效降低整个装置的有功输出,减小装置补偿容量,扩大补偿范围,延长补偿时间。仿真表明,可有效提高电能质量。

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。