基于单相系统的UPQC控制技术研究

摘要

随着科技的发展和人们生活水平的提高，现代智能化和高度自动化的用电设备对电能质量提出了更高的要求;由于中性线的存在，在电压和电流不平衡的情况下，因三相结构自身的一些缺点，无法很好地完成补偿，因此研究针对单相系统的UPQC非常有必要。
　　 本文针对单相系统的统一电能质量调节器(UPQC)的控制技术进行了研究，结合单相系统的特点，选择了单相系统信号检测算法;设计装置参数，建立了UPQC的系统仿真模型;研究了UPQC的两种控制策略:直接控制和间接控制，详细对比分析二者的优缺点;将H∞控制理论中的跟踪控制模型应用于UPQC的信号跟踪控制，并进行了深入的仿真验证研究。
　　 主要结论如下:
　　 (1)对信号检测算法，针对单相系统的特点，本文选取了瞬时电流鉴相法，自适应检测算法和瞬时无功功率理论检测法（构造三相系统的检测算法和构造两相的检测算法）做了详细研究和对比。最后得出构造两相的瞬时无功功率算法在暂态过程和补偿效果等方面优于其他算法。
　　 (2)设计了UPQC的主电路参数及换流器输出滤波器的参数，并联换流器侧用LCL滤波器，串联换流器侧采用LC滤波器。对于跟踪控制，串联侧采用滞环比较跟踪控制，并联侧采用三角载波调制控制。基于以上参数，搭建matlab/simulink仿真模型，验证UPQC工作原理和补偿效果。
　　 (3)分别研究了UPQC的两种控制策略:直接控制和间接控制。搭建了仿真模型，详细比较了两种策略控制下系统的波形质量和谐波畸变率，得到直接控制策略下系统的补偿效果明显好于间接控制。
　　 (4)将H∞控制理论中的跟踪控制模型应用于UPQC的信号跟踪控制。分别对其并联侧和串联侧建立状态空间模型，设计H∞控制器，并进行了深入的仿真验证研究。仿真证明了H∞跟踪控制器能很好的改善系统电流和负载侧电压质量，补偿效果好，为UPQC的波形跟踪控制技术提供了一个新的方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 电能质量问题

1．2．1 电能质量的概念和相关指标

1．2．2 电能质量的危害

1．2．3 电能质量问题的解决

1．3 统一电能质量调节器的国内外研究现状

1．3．1 UPQC拓扑结构

1．3．2 UPQC的信号检测方法

1．3．3 UPQC的控制技术

1．4 论文的主要工作

第2章 UPQC的工作原理研究

2．1 UPQC的工作原理

2．2 UPQC的信号检测方法研究

2．2．1 现有的信号检测方法

2．2．2 本文采用的检测方法

2．3 信号补偿跟踪控制

2．4 本章小结

第3章 单相UPQC直接和间接控制策略的研究

3．1 仿真模型的建立

3．1．1 跟踪控制方式

3．1．2 电路参数的确定

3．2 间接控制策略的研究

3．3 直接控制策略的研究

3．3．1 串并联侧的控制

3．3．2 直接控制的整体控制

3．4 间接、直接控制策略的比较

3．4．1 波形分析

3．4．2 畸变率分析

3．4．3 综合比较

3．5 本章小结

第4章 H∞控制理论在单相UPQC控制中的研究

4．1 H∞控制基础理论

4．1．1 H∞标准控制问题

4．1．2 跟踪问题化为H∞标准控制问题

4．2 UPQC并联单元的H∞控制

4．2．1 UPQC并联单元的建模

4．2．2 UPQC并联单元H∞控制器的设计

4．2．3 UPQC并联单元H∞控制器的仿真

4．3 UPQC串联单元的H∞控制

4．3．1 UPQC串联单元的建模

4．3．2 UPQC串联单元H∞控制器的设计和仿真

4．4 H∞控制应用于UPQC串并联侧整体控制仿真

4．5 本章小结

第5章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢