基于模块化多电平变换器(MMC)统一电能质量控制器(UPQC)的研究

摘要

电能是现代社会生产和人民生活中必不可少的重要能源,随着社会的发展和科技的进步尤其是电力电子装置的广泛应用,电能质量问题也随之出现。一方面,谐波污染随着非线性负载的数量和容量的增加而日趋严重,线路中无功损耗也日趋严重,而另一方面,随着各种精密仪器和设备越来越多地得到使用,电力用户对电能质量的要求也越来越高。为此对电能质量的研究也越来越重视,UPQC也正是在这样的环境下应运而生的。
　　本文首先针对影响电能质量的各种因素进行了初步的探讨,对如何提高电能质量进行了简要的分析。深入的推导了瞬时功率理论并阐明其物理意义。以该理论为基础分析了常用的几种有源电力滤波器的控制策略,讨论了各种控制策略的优缺点。在讨论和分析了统一电能质量调节器的原理和运行特性的基础上,本文重点探讨其控制策略的制定和拓扑结构的改进。
　　UPQC可以看成是一种串、并联混合型的有源电力滤波装置,为此在控制策略的制定上可以对UPQC的串联侧和并联侧独立进行分析,然后将两者进行简化和结合,从而提高整体控制的协调性。在控制策略的制定上采用模块化控制的方案,这样一方面可以简化分析的过程,另一方面,设计中根据需求可随时的调整模块的安排或者数量,而不影响每个模块内部的功能,这样在保证系统稳定性和集中性的同时也实现了其灵活性。对于UPQC拓扑结构的改进,在分析了模块化多电平(MMC)原理的基础上,构建了与之相对应的物理模型和数学模型。讨论了多种应用于MMC技术上的控制方式,深入探讨了多电平滞环空间矢量控制的原理和控制方法,并尝试将其引入到UPQC的拓扑结构中。
　　本文针对UPQC的控制策略和UPQC的拓扑结构,在Matlab/Simulink的环境下搭建了仿真模型,并对系统中不同的负载和不同的谐波情况下UPQC的补偿效能进行仿真和分析,通过仿真可以发现UPQC可以实现较好的谐波抑制和功率补偿效果。

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第一章 绪论

§1-1 课题背景及研究的目的和意义

§1-2 谐波抑制技术与UPQC

§1-3 多电平逆变技术简述

§1-4 本论文的主要研究内容

第二章 瞬时功率理论分析与UPQC的原理

§2-1 瞬时功率理论的分析

§2-2 UPQC拓扑结构与原理分析

§2-3 本章小结

第三章 UPQC控制策略

§3-1 有源电力滤波器常用补偿策略分析

§3-2 UPQC控制策略分析与制定

§3-2 本章小结

第四章 模块化多电平技术与新型UPQC拓扑结构研究

§4-1 模块化多电平的拓扑结构与原理分析

§4-2 模块化多电平技术建模

§4-3 模块化多电平技术控制方法分析

§4-4 针对UPQC多电平控制方法

§4-5 本章小结

第五章 基于多电平逆变技术的UPQC系统仿真

§5-1 UPQC系统模型搭建

§5-2 UPQC与有源电力滤波器仿真对比

§5-3将MMC的控制方案引入UPQC的仿真结果

§5-4 本章小结

第六章 结论

§6-1 全文结论

§6-2 有待完善的工作

参考文献

致谢