統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器畸變量檢測及跟蹤控制策略研究.pdf

1、隨著時(shí)代的進(jìn)步，電能在社會(huì)生產(chǎn)和人們的日常生活中發(fā)揮的作用越來越大。隨著多元化負(fù)荷的不斷使用，由非線性負(fù)載引起的電能質(zhì)量問題不斷增多;與此同時(shí)，隨著新興電子設(shè)備的不斷出現(xiàn)，人們對電能質(zhì)量的要求不斷提高，高質(zhì)量的電能已經(jīng)成為時(shí)代的需求。因此，能夠同時(shí)處理多種電能質(zhì)量問題的統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(Unified Power Quality Conditioner, UPQC)，得到越來越多人的關(guān)注與研究。
　　本文首先對當(dāng)前電能質(zhì)量問題產(chǎn)

2、生的原因、類型、危害及改善電能質(zhì)量的電力電子裝置的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹;進(jìn)而深入分析了UPQC各模塊的工作機(jī)理及出現(xiàn)常見電壓變化時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部功率流動(dòng)的情況，并基于開關(guān)函數(shù)對UPQC的串聯(lián)側(cè)電壓補(bǔ)償模塊、并聯(lián)側(cè)電流補(bǔ)償模塊、直流側(cè)儲(chǔ)能模塊建立了數(shù)學(xué)模型，作為后文檢測算法和控制策略的數(shù)學(xué)依據(jù)。最后對UPQC的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是本文的研究重點(diǎn)——畸變量檢測與補(bǔ)償量跟蹤控制進(jìn)行了全面的分析。UPQC的畸變量檢測包括電網(wǎng)電壓畸變量檢測和電網(wǎng)電流畸

3、變量檢測?；谒矔r(shí)無功功率的p-q法和ip-iq法的電流畸變量檢測算法，在電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變的情況下，不能準(zhǔn)確的檢測電流畸變量。UPQC的電壓畸變量和電流畸變量檢測必須在統(tǒng)一的基準(zhǔn)下同時(shí)檢測，才能確保UPQC的電壓補(bǔ)償與電流補(bǔ)償同步。鑒于此，重點(diǎn)分析了改進(jìn)的p-q畸變量綜合檢測算法和基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的畸變量綜合檢測算法，這兩種算法均能同時(shí)準(zhǔn)確地檢測出電壓畸變量與電流畸變量。UPQC的補(bǔ)償量跟蹤控制包括補(bǔ)償電壓跟蹤控制和補(bǔ)償電流跟蹤控制

4、。本文首先分析了滯環(huán)控制與電壓空間矢量控制，鑒于滯環(huán)控制存在開關(guān)頻率不固定及三相電壓電流分別控制易引起相間干擾的缺點(diǎn)，給出了兩種分別適用于UPQC串聯(lián)側(cè)電壓補(bǔ)償和UPQC并聯(lián)側(cè)電流補(bǔ)償?shù)幕陔妷嚎臻g矢量的補(bǔ)償量跟蹤控制策略。串聯(lián)側(cè)電壓補(bǔ)償模塊是通過控制電壓量來補(bǔ)償電壓量，為線性約束關(guān)系，在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)選用UPQC串聯(lián)側(cè)變流器輸出的兩個(gè)非零電壓矢量，通過控制各自的有效作用時(shí)間，精確合成補(bǔ)償電壓矢量。并聯(lián)側(cè)電流補(bǔ)償模塊是通過調(diào)節(jié)電壓量來控

5、制補(bǔ)償電流量的變化率，為非線性約束關(guān)系，采用在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，在UPQC并聯(lián)側(cè)變流器輸出的電壓矢量中，選擇一個(gè)最優(yōu)電壓矢量。同時(shí)，為了提高工作效率，先把補(bǔ)償電流與指令電流的差值通過恒頻滯環(huán)過濾，只有在差值大于環(huán)寬的情況下，才啟動(dòng)基于電壓空間矢量的電流補(bǔ)償，否則并聯(lián)側(cè)變流器各開關(guān)管保持上一個(gè)開關(guān)周期狀態(tài)工作。通過PSIM9.0，對控制策略進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果證明該控制策略對于UPQC是有效的。本文最后對UPQC實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本硬件電路進(jìn)行了