配电网是电网中配送电能的网络,是电力系统中直接向负载供电的环节。目前,配电网络规模巨大,网架结构薄弱,运行情况复杂,电压跌落,负载电压不合格等电力事件频频发生。随着科技进步和工业化的发展,现代各种电力设备对电能质量的要求越来越高。配电网一旦出故障,就会干扰敏感设备的正常运行,造成巨大的经济损失,影响社会经济建设的发展。因此电力补偿设备的研究越来越得到人们的重视。本文以配电网电能质量中的普遍存在的电压质量为研究对象,设计了一种串联型电压质量控制器(Series Voltage Quality Controller,简称SVQC)。串联型电压质量控制器,是一种能够解决多种电压质量问题的新型电力电子装置,它通过变压器串接在电网与敏感负载之间,能够实时检测电网电压的质量(如电压跌落、上升、谐波等),根据适当的控制策略产生所需的补偿电压,以此来保证敏感负载的供电质量。SVQC可以同时实现电压的动态和稳态补偿,减少电网电压畸变对负荷造成的不利影响,对用户侧电压进行综合治理,是控制电压质量的一种灵活有效的装置。文章的创新点主要集中在装置的控制策略上,提出了一种新的控制方案——变环宽定频切换控制。利用李雅普诺夫二次稳定和凸组合理论,构造各个子系统的共同李雅普诺夫函数,划分各个子系统的运动新区域,使系统始终运行在李雅普诺夫函数导数最小的子系统,实现了稳定性控制。考虑到控制过程中在切换平衡点附近出现的频繁振荡问题,在设计切换律时引入了一个变环宽定频滞环控制,有利于输出滤波器参数的选择,大大缓解了频繁切换问题,降低开关频率,减少了变换器的噪声,延长开关的使用寿命。SVQC在进行不同的补偿功能时能量的来源不同,当进行动态电压补偿时,采用直流电供电;当进行稳态补偿时,采用整流装置储能供电。本文就动态和稳态补偿分别做了研究,其中稳态时又研究了两种方式——调压和稳压。所谓的调压就是:无论电网电压如何变化(上升/下降),负载电压始终比电网电压高一定的百分比。所谓的稳压就是:无论电网电压如何变化(上升/下降),负载电压始终保持预先设定的值。详细介绍了SVQC动态补偿时的电压检测方法和补偿方式,对比研究了调压和稳压在结构和性能上的不同之处,并计算出了各自的电压补偿范围。最后通过动态和稳态电压补偿波形的仿真,验证了该变环宽定频切换控制策略的可行性和有效性。