统一电能质量调节器串联补偿单元检测控制方法及策略研究

论文摘要

统一电能质量调节器UPQC作为一种新型电能质量改善装置,成为近几年电力电子领域研究的热点,其并联补偿单元用于补偿负载无功电流和谐波电流,串联补偿单元用于抑制电网电压跌落、上升、三相不平衡以及谐波等。实验室前期工作对UPQC并联补偿单元进行了研究,并取得了一定的成果,在此基础上,本文重点研究串联补偿单元的电压补偿策略、检测方法、控制方法及控制策略。本文分析了UPQC的三相三线制和三相四线制两种主电路结构、原理及其适用范围。在分析能量流动的基础上,本文研究了完全电压补偿、同相电压补偿和最小能量补偿三种电压补偿策略,并研究了特定补偿策略下的基于同步坐标变换的电压检测方法,在实现检测算法的基础上分析了不同补偿策略的补偿效果和能量流动控制情况。本文采用了电压滞环跟踪控制方法,该方法能够实现对不同电压畸变问题的补偿,但控制精度和抗扰动能力还有待提高。为了进一步完善控制效果,本文采用了单周控制方法,该方法能在一个周期内消除稳态误差,控制精度高,动态跟踪性好,抗干扰能力强。考虑到串联变压器内阻和漏抗对补偿效果的影响,本文研究了开环控制、闭环控制和复合控制三种控制策略,仿真证明了复合控制策略能够有效地消除变压器内阻和漏抗对补偿效果的影响。本文设计了串联变压器、滤波电路、直流储能单元等主电路参数以及电压检测电路、采样周期信号发生电路等控制电路原理图,编写了主程序以及中断服务子程序流程图,并进行了部分实验研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电能质量问题概述
• 1.2 电能质量补偿技术研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 电压补偿策略及检测方法研究
• 2.1 UPQC拓扑结构及工作原理
• 2.2 电压补偿策略
• 2.2.1 完全电压补偿
• 2.2.2 同相电压补偿
• 2.2.3 最小能量补偿
• 2.3 考虑补偿策略的电压检测方法
• 2.3.1 完全电压补偿的电压检测方法
• 2.3.2 最小能量补偿的电压检测方法
• 第三章 电压控制方法及控制策略研究
• 3.1 电压控制方法
• 3.1.1 滞环控制
• 3.1.2 单周控制
• 3.2 电压控制策略
• 3.2.1 开环控制
• 3.2.2 闭环控制
• 3.2.3 复合控制
• 3.2.4 仿真结果分析
• 第四章 硬件电路设计及软件设计
• 4.1 硬件电路设计
• 4.1.1 总体结构
• 4.1.2 主电路设计
• 4.1.3 控制电路设计
• 4.2 软件设计
• 4.2.1 主程序
• 4.2.2 外部中断服务子程序
• 4.2.3 定时器中断服务子程序
• 4.3 实验结果分析
• 结束语
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 附录
• 致谢