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电能质量的优劣影响到国民经济效益,随着电网结构和电力负荷成份的日益复杂,多种电能质量问题在同一配电系统中或在同一用电负荷中同时出现的情况越来越多。因此,具有综合补偿能力的统一电能质量调节器(UPQC)成为提高电能质量的研究热点。UPQC改变了电能质量控制中电压或电流问题分别补偿的现状,整体满足系统电流和电压的补偿要求,具有很好的发展前景。本文在探讨UPQC工作原理及拓扑结构的基础上,深入研究其补偿分量的实时检测算法、控制策略及实际电路装置的设计问题。主要研究内容和创新点:1.以三相三线制结构的左串右并形式UPQC拓扑作为研究对象,提出UPQC并联侧基于粒子群优化的模糊控制(PSO-FUZZY)谐波电流补偿信号检测法。利用粒子群算法优化并联积分环节的模糊控制器比例因子,调节模糊控制输出k值。针对粒子群寻优易陷入局部最小的问题,提出改进的粒子群算法,在迭代过程中加入若干粒子扩大搜索范围。MATLAB仿真和实验的结果验均证了该检测方法的有效性。2.基于不同电压补偿策略电压、电流矢量特点,分析了串、并联补偿单元的能量流动特征,推导有功功率和无功功率计算公式。在此基础上,针对伴有相位跳变的电压跌落问题,提出UPQC串联侧基于瞬时无功功率理论考虑相位跳变的最小能量补偿电压检测方法。依据UPQC串联侧提供有功能量最小原则确定三种电源电压波动情况下的补偿最优角,确定了目标电压函数,求取串联侧补偿参考量。通过Matlab仿真及实验验证了该方法的有效性。3.基于UPQC并联补偿单元数学模型,结合谐波电流补偿原理,提出电流滞环最优矢量控制方法,由当前最优矢量与电流误差所在区域共同决定下一时刻输出的最优矢量,区域判断避免了电压矢量的重复计算,解决了传统滞环控制方法的三相独立控制精度不高的问题。方法的优越性得到了MATLAB仿真和UPQC实验验证。4.在最小能量法基础上,通过严谨的理论推导设计了UPQC实验平台。包括功率器件选取,并联侧连接电感的感值、铁芯、匝数和导线线径的设计,串联变压器的容量和变比的设计,串/并联侧输出滤波电路的设计以及直流侧电容的容值和耐压的设计。