论文部分内容阅读
随着当今工业化迅速发展,越来越多非线性负荷、冲击性负荷接入配电网当中,造成电网电能质量的下降。另一方面,随着科学技术的进步,用电设备对电能质量的要求也越来越高。因此如何改善电能质量成为电气工程领域的热门研究方向之一。统一电能质量控制器(UPQC)作为一种能够改善多种电能质量问题的综合型补偿装置,有着广阔的发展前景。首先,论文阐述了UPQC现有的几种拓扑结构,最后选用三相三线制左串右并型UPQC作为研究对象,并对其工作原理与功率流动情况进行了详细的分析。其次,介绍基于瞬时无功功率理论的几种谐波检测方法,并针对传统检测方法中畸变电压、电流检测不同步的问题,对检测方法进行改进,改进后的UPQC畸变量综合检测方法能够在电网电压发生故障时对畸变电压、电流快速同步提取出补偿指令信号。此外针对检测方法中提取基波所使用的低通滤波器的性能问题,提出了一种基于优化后移动平均滤波器的改进型数字低通滤波器。该滤波器结合了移动平均滤波器响应速度快与巴特沃斯滤波器滤波精度高的优点,并且优化后的移动平均滤波器相较于传统移动平均滤波器减少了占用的存储空间,可用于提高畸变量检测的精确性以及动态响应的及时性。通过Matlab/Simulink对该检测方法进行了仿真,仿真结果证明该检测方法是有效的。再次,针对UPQC对串、并联侧补偿目标不同的问题,分别对UPQC串联补偿部分、并联补偿部分建立数学模型,通过解耦完成对电压、电流控制器的设计。串联部分控制策略采用传统PI控制器快速跟踪电压补偿指令的变化。并联部分控制策略采用矢量谐振控制器代替传统PI控制器以达到无静差跟踪电流补偿指令的目的,并对特定次谐波进行补偿。仿真结果证明这两种控制策略可以有效实现对电压、电流畸变量的补偿。最后,对UPQC系统的主电路参数以及基本硬件电路进行了设计,采用CCS对软件进行设计,搭建了一套以TMS320F2812为核心处理器的UPQC实验平台,并进行样机实验。实验结果表明本课题采用的检测方法和控制策略能够有效改善多种电能质量问题。