电力电子电路控制1new

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1、∑统一电能质量控制器UPQC（UnifiedPowerQualityConditioner）为补偿三相不平衡、非线性负载的无功电流i和谐波电流i对电源、oqoh电网的危害，可采用并联型电力电子变换器；为补偿电源电压的三相不对称、谐波畸变（有谐波电压v）以及偏离sh额定值v，可采用串联型电力电子补偿器。R上图示出由串联型变流器和并联型变流器组成的统一电能质量控制器。若负载电流(含有功、无功及谐波电流)为i=i+i+i，oopoqoh若电源电压基波分量为v，谐波电压为v，基波电压额s1sh定值v。基波电

2、压偏离值△v=v-v，电网电压v=v+v=R1s1Rss1shv+△v+v。R1sh如果并联变流器Ⅱ被控为正弦电压源，输出电压指令为三相对称的基波额定电压v，串联变流器Ⅰ被控为正弦电流R源，输出电流指令为与电源基波电压v同相的三相平衡的基s1波电流I，s则并联变流器输出的无功电流和谐波电流将完全补偿负载的无功电流和谐波电流，使电源线路电流仅为有功电流I，cosφ=1。同时串联变流器Ⅰ输出的串联电压△v将完全s补偿电源电压中谐波电压v和基波电压的偏离值△v，负载sh1端电压将是正弦基波额定电压v。R通

3、过对并联、串联两个变流器进行适当控制，可实现较为理想的负载电能质量控制，所以称之为UPQC；由双变流器串、并联补偿的UPQC可以同时保证电网侧电流和负载侧电压的质量；UPQC控制比单个变流器更加复杂，控制成本高，在某些特殊场合下使用。三三逆变器及控制逆变器及控制1.逆变器©需求恒频恒压交流负载变频变压变速传动系统通信系统的直流开关电源新能源系统风力发电、太阳能电池、燃料电池、超导磁体储能等直流输电系统©开关模式中、小功率逆变器，采用PWM方式；大容量逆变器，采用多个桥式逆变电路通过变压器适当组合而成

4、，每个桥式逆变电路的开关器件每周期仅通断一次，每个开关导电180o；rLLT1i1i0T1T3ri1i0Ud/2++Ud/2a++a++u0u1u负+bu1负0-载+-载Ud/2CUd/2CT2T2T4（a）单相半桥逆变电路（b）单相全桥逆变电路©性能指标输出波形性能指标HF=V/V谐波系数HFnn1∞12总谐波畸变率THDTHD=∑VnV1n=2,3,4,L畸变系数DF(DistortionFactor)2∞1⎛Vn⎞（表征经LC滤波后输出电压DF=∑⎜2⎟波形还存在畸变的程度）V1n=2,3,4

5、,L⎝n⎠逆变效率单位重量（或单位体积）输出功率可靠性指标输入电流交流分量电磁干扰EMI及电磁兼容性EMC2.逆变器的控制以电压源型逆变电源（VSI）为例单相逆变器输出v给定PWMLC滤o控制器逆变桥负载v形成波器r-检测电路闭环控制系统框图负载模型由于实际负载类型存在多样性，为了准确反映负载实际情况，不对逆变器负载做任何假定，把负载电流处理为逆变器的一个外部扰动输入量。这样，可以使逆变器的数学模型形式简单并且不依赖具体的负载类型，而且这样建立的逆变器数学模型又是严格成立的线性模型。PWM逆变器的状

6、态空间模型由于逆变器主电路中各功率开关管都工作于“开”和“关”两种状态，逆变器本质上是一个非线性系统，而开关管在一个开关周期中的开通或关断期间是连续的，且电路中其它部分又始终工作在连续这一个状态，因此逆变器是由分段线性和线性两部分电路构成的。这种问题可以用经典理论的分段线性化解决，但往往会过于繁杂或不现实，在工程中常常采用状态空间平均法。状态空间平均法相对来说简单易于理解，而且在解决实际的开关变换器模型的问题较快捷，因此得到广泛应用。PWM逆变器的状态空间模型（续1）状态空间平均法是基于逆变器输出频

7、率与系统截止频率远小于开关频率的情况下，在一个开关周期内对开关状态的不连续变化做低频等效，从而得到线性化的状态空间平均模型。在此基础上，可以方便地采用经典理论和方法进行讨论。PWM逆变器的截止频率主要由输出LC滤波器的截止频率决定，LC滤波器的截止频率相对于开关频率足够低，因此状态空间平均模型可以作为PWM逆变器的低频等效。对于绝大多数输出波形控制方案，这种状态空间平均模型已经可以作为控制对象的一个足够好的描述。其缺点仅仅是不能反映开关暂态的细节，因此不能用来作精确的波形质量分析。PWM逆变器的状态

8、空间模型（续2）由于PWM逆变器处于rLi1不同开关状态下其状态方程各矩阵是相同的，为常系数u1Cuoio矩阵，所以只需对不连续的非线性输入量做平均，即可获得逆变器的状态空间平均图单相逆变器电路模型模型。单相LC滤波器模型⎡1⎤⎡u&⎤⎢0⎥⎡u⎤⎡0⎤⎡−1⎤0⎥=C0⎥+⎢1⎥u*+⎢C⎥i⎢i&⎢1r⎥⎢i⎢⎥1⎢⎥0⎣1⎦⎢−−⎥⎣1⎦⎣L⎦⎣0⎦⎣LL⎦PWM逆变器的状态空间模型（续3）Urm*sinωtUtri定义开关函数：S*=1代表相应桥臂上管导通下管