统一电能质量调节器控制方法研究

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1、摘要电能质量综合调节技术是以电力电子技术为基础，电力系统、信号处理和控制理论等多学科交叉的新兴技术。其中统一电能质量调节器(UPQC)是一种用户灵活供电的基础装置。它不仅能够对电流畸变和无功功率进行补偿，而且能实现动态电压恢复、快速补偿供电电压中的骤升、骤降、波动、闪变和各相电压的不平衡以及故障时的短时供电中断。UPQC改变了传统电能质量治理中电压或电流波形分别补偿方法，能够整体适应系统电流和电压的补偿要求，是一种具有综合功能的用户电力控制器。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，将控制方法分为两大类，并提出在控制方法中存在的问题。针对目前控制方法中存在的

2、问题，将UPQC视为～个整体，建立抽象出包含UPQC与电网、负载的统一数学模型。在此数学模型基础之上，提出无差拍控制与直接鲁棒控制两种控制方案，无差拍控制易于数字化实现并能弥补大量计算所带来的延时；直接鲁棒控制方法简单，鲁棒性好，并降低了控制计算量。这两种方法均将并联侧和串联侧统‘进行参考值计算和开关器件控制，使电压补偿和电流补偿同步协调。本文对数学模型中模型结构与参数摄动问题也进行了初步探讨。初步设计UPQC主电路、滤波电路等部分参数，再利用Matlab仿真验证所选择的参数，并进一步对其修J下。利用所建立的仿真模型，对所提出的控制方法进行仿真验证，证明与传统方法相比，避免了两者

3、在调节过程中互相干扰，并使系统具有良好的动态性。本文设计并完成了基于DSP的UPQC系统并联侧部分硬件电路。其包括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、以IPM为核心的主电路与滤波电路几部分。控制、驱动电路以TM$320LF2407为核心，实现全数字化补偿，其充分利用了DSP片内资源，简化了系统设计，降低了硬件成本，并提高了系统精度和动态性能；主电路部分选择7MBP50RAl20智能功率模块，实现多种保护，简化主电路结构；设计对补偿性能起关键作用的滤波电容、电．感值。关键词：统一电能质量调节器，统～数学模型，无差拍控制，鲁棒控制，同步协调，电压补偿，电流补

4、偿，全数字化补偿ABSTRACTTheunifiedconditioningtechnologyofpowerquality,whichbasedonpowerelectronictechnologyandcrossedbymanysubject(theelectricpowersystem，thesignalprocessingandthecontroltheoriesetc)，belongstooneofimportantcontentsofcustompower，．Theunifiedpowerqualityconditioner(UPQC)Cannotonlycompen

5、satevoltageflickers，sag，fluctuateandvoltageimbalance，butalsocompensateharmonicsandreactivepower．Traditionally,thedeviceforpowerqualityconditionercancompensatedistortedvoltageandcurrentharmonicrespectively．However，UPQChascapacityofsimultaneouslycoordinatingvoltageandcurrentcompensateandsarisfy

6、thedemandofthepowerconsumerandsupplysystem．Inaword，theUPQCisamultifunctionalcustompowercontroller．Thestructure，detectandcontrolmethodaredeeplyanalyze．ThesecontrolmethodaredividedintothetWOmajortypes，andputforwardexistentproblemofthesecontrolmethod．Accordingtopresentproblems，theseriesinvertera

7、ndtheparallelinverterofUPQChavebeentreatingaSaunifiedunit，buildingtheunifiedmodel，whichcontainsUPQC，electricpowerandload．Onthefoundationofthismodel，thedeadbeatcontrolalgorithmandtherobustcontrolalgorithmhavebeenpresent．Thedeadbeatcontrolalgor