基于UPQC主电路容量最小的控制策略的研究

以统一电能质量控制器(UPQC)左串-右并主电路结构为研究对象,从其基波稳态等效电路入手,给出了在电压波动时并伴有相位跳变的相量图;依据主电路总容量最小的原则导出了串联补偿电压的最优注入角;基于瞬时无功理论及低通滤波器提取电源基波相电压初始相位及相位跳变角,结合总容量最小时的最优注入角确定了目标电压函数,使UPQC输出相应的补偿电压.通过仿真和实验验证了在主电路容量最小时确定串联补偿电压最优注入角的控制策略.     

基于有功和无功功率协调分配的统一电能质量调节器控制策略

统一电能质量调节器(UPQC)由串联型有源滤波器和并联型有源滤波器组合而成。在常规功率控制策略中,串、并联变流器与馈线之间存在的有功功率环流增大了串、并联单元的容量负担和损耗,且当电源电压跌落较大时,串、并联单元在补偿电能质量过程中有可能发生容量越限。提出了基于有功和无功功率协调分配的UPQC控制策略,通过合理分配串、并联变流器的功率输出,充分发挥串联变流器的作用,使得串联变流器承担部分负载无功功率以减轻并联变流器的负担,并消除有功功率环流;基于并联变流器补偿容量恒定的原则分配电源与储能单元提供的有功功率,以减小配电网馈线过电流的风险,并保证串、并联单元在补偿电能质量过程中不会发生容量越限。在电源电压完全跌落的极限情况下,负载有功完全由储能提供,实现了不间断电源的功能。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真算例,结果验证了所提策略的正确性和有效性,能够实现UPQC串、并联变流器以及储能单元的协调控制。     

基于最小有功注入策略的级联逆变器动态电压恢复器

基于最小有功注入策略.对使用电容储能的级联逆变器动态电压恢复器(DVR)补偿电压跌落新方法进行了研究.选取负载电流相量为参考相量对DVR进行相量图分析.使各物理量之间的关系更清晰,便于定量求解.定量分析了DVR的补偿能力和负荷功率因数的函数关系,据此得到了4种不同功率因数下DVR注入有功功率和补偿电压跌落的曲线.设计了优化DVR注入有功功率的控制方式.特别考虑了DVR注入电压达到最高限额的补偿情况.仿真结果表明在保证最小电容储能的情况下,最小有功功率注入策略级联逆变器降低了DVR装置与电力系统交换的有功功率以及直流侧电容的容量,可以处理更长时间和更严重的电压跌落.     

基于UPQC主电路容量最小的控制策略的研究

以统一电能质量控制器(UPQC)左串-右并主电路结构为研究对象,从其基波稳态等效电路入手,给出了在电压波动时并伴有相位跳变的相量图;依据主电路总容量最小的原则导出了串联补偿电压的最优注入角;基于瞬时无功理论及低通滤波器提取电源基波相电压初始相位及相位跳变角,结合总容量最小时的最优注入角确定了目标电压函数,使UPQC输出相应的补偿电压。通过仿真和实验验证了在主电路容量最小时确定串联补偿电压最优注入角的控制策略。     

基于p-q-r理论的UPQC直接控制策略

阐述了p-q-r瞬时功率理论的原理,提出了基于该理论的统一电能质量控制器(UPQC)的直接控制策略,探讨了将其用于三相四线非线性及不平衡系统中的实现方法。着重介绍了p-q-r参考波形的产生方法,以及串联补偿电流和并联补偿电压的计算方法,并将其应用于非线性不平衡负载在电源电压不平衡及电压跌落情况下UPQC直接控制策略中。分析了控制策略的原理,推导出相关运算公式,给出了详细的控制框图。Matlab/Simulink仿真结果表明,采用该方法可以有效地消除非线性及不平衡负载对电网的影响,使电网输入功率因数为1,同时,串联补偿器隔离了电网电压对负载电压的扰动,并联补偿器给负载提供三相平衡及正弦的额定电压,不受电网电压变化的影响。     

动态电压恢复器的补偿策略研究与仿真分析

该文对基于级联逆变器的动态电压恢复器（DVR）进行了电压跌落补偿策略研究,通过不同跌落程度下的补偿策略分析,推导出DVR补偿时注入有功和负荷功率因数之间的关系。功率因数越低,DVR补偿时消耗的能量越小,越容易实现纯无功补偿。据此,该文对DVR接入系统的拓扑结构加以改进,在负荷端并联一个可调电抗器,电压跌落补偿时投入使用,暂时降低负荷功率因数,以保证DVR在补偿时消耗能量最小。仿真结果表明,暂时降低负荷功率因数的最小能量补偿策略可以有效降低DVR补偿时注入的能量,扩大纯无功补偿的电压跌落范围,延长补偿时间。     

基于简化p-q-r理论的统一电能质量调节器控制策略

阐述了p-q-r瞬时功率理论的原理，提出一种特殊情况下的简化p-q-r理论，基于这一理论，提出一种统一电能质量调节器(unified power quality conditioner, UPQC)的综合控制策略，此策略综合了通常的直接控制策略和间接控制策略的特点。重点介绍了补偿电流及补偿电压的计算方法，详细分析了控制策略的原理，推导出p-q-r坐标下的相关运算公式，给出了在该坐标轴上的详细控制框图。仿真结果显示，将采用这种控制策略的UPQC用于补偿三相四线非线性及不平衡系统，可以实现对负载谐波、无功及中线电流较好的补偿，使负载获得额定端电压，同时提高电源侧功率因数，表明这种控制策略是可行、有效的。     

统一电能质量控制器最优容量控制策略

选取负载侧电压为参考向量对整个系统的进行了相量图分析,推导出UPQC最优容量注入的表达式。仿真结果表明,UPQC最优容量控制策略不仅能对电能质量进行补偿,而且降低了UPQC装置补偿容量,提高了装置经济性,易于实验应用。     

储能式统一电能质量控制器负载电压全补偿容量配置策略

常规储能式统一电能质量控制器(UPQC)的补偿策略,为了实现串、并单元的功率协调分配,可能出现补偿前后负载电压相位跳变问题,对相位跳变敏感负荷有影响。为此,文中对储能式UPQC提出了一种负载电压幅值和相位全补偿容量配置策略。该策略在实现负载电压完全补偿的前提下,利用储能单元能够提供有功功率的特点,通过选择合适的并联补偿电流并使其幅值保持恒定,减小补偿后的电源电流幅值,从而使串联单元保持较低的补偿容量,减小了UPQC的串联单元容量的配置。仿真及低压小功率样机实验结果表明,所提策略可以实现负载电压的完全补偿,并减小了UPQC的串联单元补偿容量。     

基于无功功率流的UPQC协调控制策略

针对统一电能质量调节器UPQC常规控制中,其串并联变流器功能相对独立、利用率低的问题,提出基于无功功率流的UPQC协调控制策略。应用所设计的UPQC系统结构,协调分配UP-QC串并联变流器的无功功率输出,控制串联变流器输出电压向量垂直相应的电流向量,控制并联变流器输出电流向量垂直相应的电压向量,有效消除了有功环流的影响。特别针对电网侧没有电能质量问题时,控制串联变流器继续输出无功功率,充分发挥两变流器的无功补偿功能。理论推导UPQC系统功率流的关系,并仿真实验分析提出的控制策略,结果表明该控制策略解决电能质量问题的同时,实现了UPQC串并联变流器功率的合理分配。     

DVR的不平衡浪涌和过电压控制

讨论无串联隔离变压器的动态电压调节器(DVR)在不平衡电压浪涌或过电压情况下的补偿问题。使用不可控整流为直流侧电容充电的DVR,在补偿时只允许其向系统注入有功功率。在浪涌或过电压发生时,DVR可能发生从系统吸收有功功率的情况,如果仍然使用传统的同相或相位不变电压注入控制方法,将导致直流侧电容电压迅速升高,可能损坏开关器件或储能单元。利用最小能量补偿控制方法也不能完全解决该问题,因而提出一种单向功率流动控制算法。该算法通过将参考电压旋转一定的角度,使DVR无论在3相平衡与不平衡浪涌或过电压的情况下,都不从配电系统吸收有功,同时能将负荷电压补偿为3相平衡且达到正弦的额定值。该算法加入对DVR最大补偿极限的考虑,以确保注入补偿电压不超过DVR的补偿极限。文中对直流母线电压不可避免的泵升问题提出了缓冲控制策略。最后,仿真结果验证了算法的正确性及有效性。     

一种串联有源电压质量调节器的移相控制技术

对一种串联有源电压质量调节器运行中直流侧存在的电压泵升现象进行了分析,并对采用移相控制技术来抑制直流电压泵升时电网过电压倍数、负载功率因数、移相角及补偿电压大小之间的关系进行了理论分析。以低压配电系统用串联有源电压质量调节器装置为例,对上述各量进行了计算,获得了一组控制直流电压泵升的实用设计曲线。在此基础上,提出了通过对串联有源电压质量调节器直流侧电压进行闭环控制的移相技术实现方法, 达到根据电网和负载运行状况自动对负载参考电压进行渐进移相的目的。3 kW单相串联有源电压质量调节器实验结果表明,移相及直流侧电压泵升抑制效果非常好,是一种实际可行的控制方法。     

New Control Algorithm for Single-Phase Series Active Power Filter

This article presents a single-phase series active power filter for mitigation of the load voltage harmonic content while maintaining the voltage on the DC side regulated without the support of a voltage source. The proposed series active power filter control algorithm eliminates the additional voltage source to regulate the DC voltage, and with the adopted topology, a coupling transformer is not used to interface the series active power filter with the electrical power grid. The article describes the control strategy that encapsulates the grid synchronization scheme, compensation voltage calculation, damping algorithm, and dead-time compensation. The topology and control strategy of the series active power filter have been evaluated in simulation software, and simulations results are presented. Experimental results, obtained with a developed laboratorial prototype, validate the theoretical assumptions and are within the harmonic spectrum limits imposed by the international recommendations of IEEE Standard 519.     

动态电压恢复器控制策略研究

电压补偿策略是关系动态电压恢复器(DVR)有效工作的最重要策略。首先,简述了跌落前电压补偿法、同相电压补偿法、最小能量补偿法等几种补偿方法,然后用相量图的形式详细地分析了上述几种补偿方法的原理。分析表明跌落前电压补偿法能保证跌落前后负载电压的连续性,但输出电压的幅值和功率不受控制;同相电压补偿法输出电压幅值最小、计算简单,但输出电压相角有偏移、功率不受控制;最小能量补偿法能优化输出的功率,但输出电压幅值比较大、相角有偏移。在此基础上提出了一种确定DVR最佳补偿点的方法,结合上述3种方法的优点,在电压跌落的不同的具体情况下寻找最佳补偿点。采用该控制方法的DVR节约了DVR直流侧存储的能量,延长了电压补偿的时间,同时避免了系统侧电压上升时引起能量倒灌导致直流侧过电压的威胁。仿真试验验证了该方法的有效性。     

SSSC与励磁的非线性变结构协调控制器设计

在非线性控制理论和变结构控制理论的基础上,设计了静止同步串联补偿器与发电机励磁的协调控制器,该控制器考虑了SSSC直流侧电压稳定和输电线路的有功功率,以维持发电机的功角稳定。仿真结果表明：该协调控制器能够有效地控制输电线路的有功功率、并且显著地改善了系统的暂态稳定。     

有源电力滤波器直流母线电压控制实验研究

有源电力滤波器的直流侧电压值对其补偿效果有很大的影响,主要针对有源电力滤波器直流侧电压的取值与控制进行研究。设计了有源电力滤波器实验系统,在此基础上,理论分析了直流侧电压与补偿电流之间的数学关系;通过不同条件下的实验深入分析了直流侧电压值与补偿特性之间的关系;根据有源电力滤波器的启动特性,设计了相应的PI算法,消除了启动阶段电容电压超调大的不利因素。实现了直流侧电压的合理选择与有效控制。     

双电源故障无缝自愈配电环网潮流优化控制方法

在分析双电源故障无缝自愈配电环网供电系统的基础上,考虑网络有功损耗与节点电压偏差,提出了一种基于统一潮流控制器(UPFC)的配电环网潮流综合优化控制方法。分析了配电环网潮流最优分布规律,得出了网络有功损耗、负荷节点电压偏移与UPFC产生的串联补偿电压之间的内在关系。分别构建了网络有功损耗隶属函数与节点电压偏移隶属函数,用以表征各自偏移最优目标的程度;根据关注程度确定二者的权值进而得到了综合优化目标函数,最后通过全局最优化方法实现对串联补偿电压求解。建模仿真结果表明,该环网潮流综合优化控制方法能够均衡两侧出力,有效控制所有节点电压偏差与网络损耗,为故障无缝自愈技术的实现奠定基础。     

CCC的补偿度对HVDC系统的影响分析

利用MATLAB中的SIMULINK仿真工具对逆变器为电容换相换流器(CCC)的高压直流(HVDC)输电系统的稳态特性和暂态特性进行了仿真计算,并对仿真结果进行了详细的分析。研究了整流侧定电流、逆变侧定电压控制方式下,CCC中串联电容器补偿度对稳态运行中的HVDC输电系统的熄弧角、换流器与系统间交换的有功功率、无功功率、换流母线电压以及换流器的基波功率因数等的影响。对整流站换流母线处分别发生单相接地和相间短路两种故障形式进行了仿真计算,并研究了换流母线电压的恢复过程及电压暂降与临界补偿度的关系。研究表明考虑到稳态和暂态特性,在整流侧定电流、逆变侧定电压这种控制方式下,CCC的串连电容器补偿度的选择要兼顾防止换相失败和防止引起交流系统不稳定来考虑,并非越大越好。     

新型单H桥型有源滤波器的研究

单H桥型有源滤波器是一种新型的谐波及无功动态补偿装置,具有良好的补偿性能以及扩展方便等优点.其中,控制直流侧电压为适当值是保证并联电力有源滤波器具有良好补偿性能的一个重要因素.在介绍单H桥型有源滤波器基本原理的基础上,分析了直流侧电压控制的原理,最后给出仿真波形.     

四桥臂并联型有源电力滤波器控制研究

针对三相四线制电力系统谐波治理,提出了一种四桥臂并联型有源电力滤波器(SAPF)谐波补偿改进控制方案。谐波电流跟踪控制采用三维空间矢量调制算法,SVPWM具有直流电压利用率高、电流畸变率小等优点;直流侧总电压稳定,采用模糊PI自适应控制,直流侧电压动态响应快,超调小。对SAPF直流侧上下电容电压值平衡控制进行了研究。通过仿真验证了该控制方案的正确性与可行性。