直接控制策略下三相四线制统一电能质量控制器（UPQC）的仿真与研究

摘要：随着电力电子装置的广泛应用,非线性负载将大量谐波电流注入配电网,造成电能质量的下降,同时,公用电网中日益增多的敏感性负载和高科技产品对电能质量却提出很高的要求。电能质量的提高是时代发展的必要趋势,因此研究如何有效提高电能质量具有显著的意义。 统一电能质量控制器(UPQC)是一种电能质量综合调节装置,结合了串并联补偿装置的特点,既能抑制电流谐波,又能补偿电压波动以及无功电流,实现电网与负载的隔离,不论是负载或者电网出现电能质量问题,都能较好的进行补偿,不至于互相影响。它以电力电子技术为基础,实现电压控制,平衡化补偿,有源滤波及不间断供电的作用,具有较好的发展前景和独特的研究价值。因此,研究能够改善配电系统多重电能质量问题的统一电能质量控制器(UPQC)具有重要的意义。 本文针对三相四线制的UPQC系统,通过比较三种单相拓扑结构的优劣,提出了串联单元主电路采用三相全桥,并联单元采用三相四桥的拓扑结构。针对此种拓扑结构,详细的分别推导出串联变流器和并联变流器在三相ABC静止坐标和dq0轴旋转坐标的数学模型。同时对三相四线制UPQC系统主电路的各部分参数进行了设计。利用功率平衡原理,对UPQC系统进行不同状况下的潮流分析,确定系统所处的运行状态。 本文介绍了UPQC系统的两种控制策略,通过比较两种策略,根据本文所需达到的效果,最终选用直接控制策略,使串联单元被控为电流源使得输入电流为标准正弦电流,并联单元被控为电压源使得负载端为正弦电压,使UPQC系统能够较好的解决电网电压波动、负载的无功及谐波电流等电能质量问题。最后基于所提系统的结构及控制策略在Matlab/Simulink上进行仿真分析,结果表明控制方法的可行性。