upqc滑模控制方法研究

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1、UPQC滑模控制方法研究ResearchonSlidingModeControlofUPQC领域：电气工程作者姓名：马练哲指导教师：万健如教授企业导师：蒋青高级工程师天津大学电气与自动化工程学院二零一五年十二月摘要独立分布式发电系统并网使得电网结构日趋复杂化和多样化，电力电子装置等非线性负载应用得愈加广泛，由此造成多种电压、电流质量问题，并因此影响配电网系统的正常安全运行。因此，为改善配电网电能质量，设计能同时解决电压、电流质量问题的控制器尤为重要。统一电能质量调节(UPQC)，是串、并联有源电力滤波器在结构上的有机组合和功能上的相互协调，具有电压、电流综合补偿能力。

2、UPQC能够实现对电压畸变、电流谐波、三相不平衡等问题的抑制，并能实现无功补偿等功能。首先，将电能质量的含义分四个方面进行分析，并对其类型及特征进行研究。同时，在现有国内外研究基础上，分析UPQC的物理结构、检测算法、控制方法等内容。其次，研究UPQC的系统组成与工作机理。在a-b-c坐标系、同步旋转坐标系下，根据系统结构对UPQC进行数学建模。并通过同步旋转坐标变换，采用无锁相环方法进行补偿量的检测，改善了有锁相环方法在电压畸变、不平衡等故障状态下存在检测误差的不足，并减小了计算量。再次，PID控制、单周控制、无差拍控制、滞环控制以及智能算法等在UPQC控制领域中虽

3、然取得了一定成果，但也具有自适应性差、难于实现协调控制等不足。为增强UPQC控制的鲁棒性，提高控制性能并实现协调控制，采用滑模控制方法进行UPQC控制器的设计。电压补偿单元输入输出反馈线性化后为二阶系统，采用相比于一般SMC方法精度更高的高阶滑模控制进行电压补偿单元控制器的设计；电流补偿单元在一般指数趋近率的基础上采用模糊滑模控制，优化控制器的控制参数。通过仿真对比分析发现，两种方法的结合实现了UPQC的协调控制并削弱了滑模控制“抖振”问题的影响，提高了控制的鲁棒性和精确度。最后，进行包括容量设计和器件选型等在内的硬件设计和利用CCS3.3进行的软件设计，搭建UPQC

4、实验平台，进行样机实验。实验结果验证了基于滑模控制方法的UPQC能够有效改善配电网电压、电流质量。关键词：统一电能质量调节器无锁相环补偿量检测输入输出反馈线性化高阶滑模控制模糊滑模控制协调控制ABSTRACTIndependentdistributedpowergenerationsystemconnectingtothegridmakesgridstructurebecomemorecomplexanddiversified,andpowerelectronicdevicesandothernonlinearloadhavebecomemorewidespread,

5、resultingthatavarietyofpowerqualityproblemsappearinthedistributionnetworksystem.Therefore,thedesignofcontrollersolvingvoltagequalityproblemsandcurrentqualityproblemsatthesametimeisthekeyofimprovingthepowerquality.UnifiedPowerQualityConditioner(UPQC)achievestheorganicstructurecombination

6、andfunctioncoordinationoftheseriesandparallelactivepowerfilter,andhasthecomprehensivecompensationcapabilityofvoltageandcurrent.UPQCcanrealizethesuppressionofvoltagedistortion,currentharmonicsandphaseimbalanceproblems,andachievethefunctionofreactivepowercompensation.Firstly,themeaning,cl

7、assificationandcharacteristicsofpowerqualityaresummarizedandanalyzed.Onthebasisofreadingalargenumberofdomesticandforeignliteratures,topologyofUPQC,detectionmethodsandcontrolmethodsarestudied.Secondly,systemcomponentsandworkingprincipleofUPQCareanalyzed.Accordingtothesystemstruc