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。

同相牵引供电系统改进型混合电能质量调节器研究

传统的混合电能质量调节器HPQC在背靠背变换器中采用LC耦合支路和L耦合支路来降低变换器的补偿容量和直流电压,但HPQC只能在特定的负载条件下达到最小补偿容量。为了在所有负载条件下保持变换器补偿容量处于较低水平,本文提出了一种改进型混合电能质量调节器,采用晶闸管开关支路代替常规的固定耦合支路,动态调整支路阻抗,能够有效降低变换器补偿容量。

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。

电能质量调节器电磁干扰产生原因及解决方法

电磁干扰严重影响着电能质量调节器的工作效率。以一种典型的电能质量调节器,即注入式混合型有源电力滤波器(Injected Type Hybrid Active Power Filter,简称ITHAPF)为例,阐述了其结构和工作原理,重点讨论了干扰产生的原因及其解决办法。通过使用缓冲回路和共模滤波器来抑制逆变器的开断电压尖峰和输出的共模电压。最后通过搭建的实验平台对所提出的方法进行了验证。实验结果表明了理论分析的正确性。

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。

改善微网电能质量的有源电能质量调节器研究

提出在微网交流母线和低压配网公共连接点之间并入有源电能质量调节器,可改善微网电能质量,减小微网接入对低压配网电能质量的影响。提出了基于瞬时无功理论的同步锁相方法,准确分解出公共连接点电压基波正序分量,进而求得其相位。由补偿电流控制策略计算得到参考电流,控制有源电能质量调节器实时向微网补偿谐波电流和无功电流,即使在三相负载不平衡时,使公共连接点三相电流平衡且为正弦波,从而平衡公共耦合点的三相电压。Matlab/Simulink仿真结果证明了所提同步锁相方法和补偿电流控制策略的有效性。

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。

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。

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。

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 。

混合型电能质量调节器及其控制策略

提出了一种混合型电能质量调节器,它由一个通过变流器CT串联接入系统的PWM变换器1和一个并联滤波支路组成。其中,并联滤波支路由PWM变换器2通过变压器T和无源滤波器串联后并联接入系统。变换器1被控制为一个基波正弦电流源,变换器2被控制为一个可控电压源。该电能质量调节器能有效地实现电源和负荷之间的扰动隔离、线路终端和/或负荷节点的功率因数调整以及故障电流限制等多种功能,具有响应速度快、补偿效果好、性价比高等优点。数字仿真验证了该混合型电能质量调节器及其控制策略的有效性。

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 。

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。

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。

牵引变电所新型电能质量调节器的研究

提出了一种牵引变电所新型电能质量调节器的拓扑结构和原理。其特点是 :电能质量调节器的补偿对象是变电所 ,而不是变电所的一个供电臂 ;将电压型三相变流器应用到牵引电网的两相电路中 ,通过变流器的直流环节沟通牵引电网上、下行供电臂 ,从整体上调节牵引变电所的电能质量 ;在补偿无功功率和谐波电流的同时 ,调节两供电臂的有功电流 ,使变电所达到负载平衡状态 ,达到补偿负序电流的目的。

电气化铁道用多电平电能质量调节器及其控制研究

电气化铁道是直接接入高压电力系统的一个特殊用户,其负荷具有非线性、非对称性和波动性等特点。以沪杭电气化铁路某牵引变电所为研究对象,针对电气化铁道谐波、无功和负序电流的综合治理要求和特点,提出了一种新型的多电平电能质量调节器(MPQC)。这种新型的电能质量调节器主要由共用直流侧电容的两组单相多电平逆变器组成,每组逆变器由两个直流侧电压为3:1的H桥逆变器级联而成,通过电网变压器与牵引电网联接。通过分析多电平调节器的电能质量调节特点,提出了适用于单相多电平逆变器的多电平直接脉宽调制方法(MDPWM),应用了基于逆变器两侧能量平衡的多电平逆变器控制方法。仿真结果证明了这种新型的多电平电能质量调节器的可靠性较高,能同时补偿牵引电网的上、下行供电臂,满足对电气化铁道的电能质量综合治理要求,能获得良好的补偿效果。