基于双控制算法的统一电能质量调节器的研究

论文摘要

统一电能质量调节器(UPQC)是一种综合了串联和并联有源电力滤波器功能于一身的电力电子装置,改变了传统电能质量治理中电压或电流分别补偿的方法,能够整体同时补偿系统电流和电压,是一种具有综合功能的用户电力控制器。现有的众多UPQC研究性论文,多是以并联侧为研究对象,对并联侧电流的检测和控制进行仿真实验,而回避了串联侧的仿真研究,使得UPQC整体仿真试验不完整。本文在理论上深入分析了UPQC的几种拓扑结构、检测和控制方法,针对目前论文研究中的缺陷,提出了一套完整的电压电流检测控制方法。利用dq0法作为电压电流的综合检测方法,同时,用电压空间矢量(SVPWM)法和滞环比较法组成的双控制算法作为UPQC串联侧和并联侧的控制方法,并利用MATLAB对电压电流的检测及控制方法进行仿真验证。本文设计并完成了基于DSP的UPQC系统部分硬件电路。其包括以TMS320LF2407 DSP为核心的控制电路、电源电路、驱动信号隔离电路、检测电路等几部分。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究目的与解决的问题
• 1.2 电能质量的概念
• 1.2.1 电能质量问题产生的原因
• 1.2.2 电能质量问题的危害
• 1.3 电能质量的研究状况
• 1.3.1 国外的研究状况
• 1.3.2 国内的研究状况
• 1.4 统一电能质量调节器发展与研究意义
• 1.5 本文的主要工作与内容
• 2 UPQC 的结构与工作原理
• 2.1 UPQC 的系统结构
• 2.2 UPQC 系统结构分析
• 2.3 UPQC 的补偿原理
• 3 UPQC 指令信号综合检测方法的研究
• 3.1 基波与无功电流检测方法现状
• 3.2 基于瞬时功率理论的检测方法研究
• 3.2.1 三相电路瞬时无功功率理论
• 3.2.2 基于dq0 变换的检测方法
• 3.3 UPQC 指令信号检测方法
• 3.3.1 指令电压的检测方法
• 3.3.2 指令电流的检测方法
• 3.4 指令信号检测的仿真研究
• 3.5 数字低通滤波器
• 3.6 小结
• 4 基于双控制算法的 UPQC 控制方式
• 4.1 PWM 整流器
• 4.2 PWM 控制的基本原理
• 4.3 串联侧基于电压空间矢量（SVPWM）控制
• 4.3.1 电压空间矢量（SVPWM）
• 4.3.2 电压空间矢量的合成
• 4.3.3 串联侧 SVPWM 的 SIMULINK 仿真
• 4.3.4 SVPWM 的仿真验证与分析
• 4.4 并联侧瞬时值比较控制算法的研究
• 4.4.1 瞬时值比较方式
• 4.4.2 滞环比较法的 SIMULINK 仿真
• 4.4.3 电流仿真结果与分析
• 4.5 小结
• 5 UPQC 硬件电路设计
• 5.1 微处理器 DSP 的简介和选取
• 5.1.1 DSP 芯片的基本结构特点
• 5.1.2 本文中 DSP 芯片的选择
• 5.2 所设计 DSP 系统中主要器件的选取
• 5.2.1 电源芯片的选取
• 5.2.2 外部 SRAM 的选取
• 5.3 DSP 系统的外围电路设计
• 5.3.1 DSP 电源设计
• 5.3.2 电源监视及上电复位电路设计
• 5.3.3 基于锁相环（PLL）的时钟模块设计
• 5.3.4 外部 RAM 的接口设计
• 5.3.5 信号采集电路
• 5.4 系统软件设计
• 5.4.1 主程序
• 5.4.2 采样中断程序
• 5.4.3 补偿电流发生方法
• 5.5 小结
• 6 统一电能质量调节器的系统仿真
• 6.1 系统整体仿真模型建立
• 6.2 仿真结果及分析
• 6.2.1 补偿电压电流谐波的仿真
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果