单相统一电能质量调节器(UPQC)的研究

摘要

随着越来越多的非线性、冲击性负荷接入电网，它们向电网注入无功、谐波和冲击性电流，使电网中出现了一系列电能质量问题。与此同时，一些新型负荷对电能质量也提出了更高的要求。因此改善和治理电能质量问题成为当前亟需研究的课题。本文对能同时改善电压和电流质量的单相统一电能质量调节器(UPQC)进行了深入研究。
　　 分析对比各电网制式下UPQC主电路的特点，确定了并联侧输入取自负荷侧，并采用并联侧变压器进行隔离的单相制结构UPQC。根据等效电路图，分析了当系统电压发生暂升和暂降时，系统、装置和负荷之间的潮流。根据潮流分析结果得到装置容量表达式，分析了相关因素变化时，UPQC容量的变化趋势。
　　 提出了一种基于窄带带通滤波的指令电压检测算法，该算法可滤除输入信号中的高频分量，平抑信号波动，并在输入信号发生暂变时稳定输出信号。根据三相电路的瞬时无功理论提出一种单相基频无功和谐波指令电流检测算法。仿真实验验证了上述检测算法的有效性。
　　 阐述了UPQC的控制策略，串联侧变换器采用电压电流反馈的双环控制策略，以负荷电压为控制目标，使其稳定跟踪指令电压。并联侧变换器采用无差拍控制和直流侧PI控制，在产生无功和谐波补偿电流的同时稳定直流母线电压。
　　 结合理论及仿真实验设计了主电路电感、电容和直流母线电压等参数，搭建了UPQC样机实验平台，设计了硬件和软件控制系统。