单相UPQC串联变流器的研究

论文摘要

统一电能质量控制器UPQC是用户电力技术(Custom Power)发展的最新趋势之一,它集电压补偿装置、电流补偿装置和储能装置于一体,统一实现多重电能质量调节功能。UPQC是对配电系统电能质量问题进行全而综合治理及提高供电可靠性更加有效的途径,已成为该领域的研究热点。本文对单相UPQC的工作原理和控制方法进行了分析。通过一种直接控制方法将串联变换器控制为正弦电流源,将并联变换器控制为正弦电压源,并重点对串联变换器进行分析。本文分析了串联变换器输入电感电流波形中低次谐波(主要是3次)产生的原因,并且推导了其计算公式,提出了采用低通滤波器和采用补偿器来改善电流波形的方法,并且通过仿真和实验进行了验证。得出结论:加入低通滤波器可以有效的改善交流电流波形,但是却恶化了系统的动态性能;加入直流电压动态补偿器,可以更好得改善交流电流波形,而且不会恶化系统的动态性能。本文对实验系统进行了硬件设计和软件设计。重点介绍了基于TMS320F240DSP控制芯片的控制电路,包括其主要性能、外围相关的采样信号调理电路、开关管驱动及其锁相电路。在系统的软件设计方面设计了软件控制流程,并对其中的数字PI调节器和锁相环进行了详细的阐述。本文搭建了基于TMS320F240DSP控制器的实验电路,最后的实验结果与理论分析符合,能够获得满意的波形。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景与意义
• 1.2 电能质量问题的提出
• 1.3 电能质量控制技术
• 1.4 CUSPOW 控制器及其分类
• 1.5 统一电能质量调节器（UPQC）的研究现状
• 1.6 本课题的主要研究内容
• 2 统一电能质量调节器UPQC 的工作原理
• 2.1 UPQC 系统主电路
• 2.2 UPQC 系统工作原理
• 2.3 功率平衡分析
• 2.4 统一电能质量调节器的控制方案
• 2.5 本章小结
• 3 串联变流器的控制和仿真
• 3.1 串联变流器的数学模型
• 3.2 串联变流器的可选控制方案
• 3.3 串联变流器的仿真
• 3.4 本章小结
• 4 UPQC 的串联变换器及其控制方案的实现
• 4.1 串联变流器的主电路构成
• 4.2 串联变流器控制系统硬件电路设计
• 4.3 串联变流器控制系统软件设计
• 4.4 本章小结
• 5 实验结果及全文总结
• 5.1 实验结果及分析
• 5.2 全文总结
• 5.3 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献