基于新型控制策略的統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量非線性、沖擊性和波動(dòng)性負(fù)載投入電網(wǎng)，引起電壓諧波、電壓暫降、電壓波動(dòng)與閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)電網(wǎng)的供電質(zhì)量和運(yùn)行安全造成了越來(lái)越嚴(yán)重的影響，而一些高精密負(fù)荷的應(yīng)用對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量要求卻越來(lái)越高，這些因素使配電網(wǎng)正遭受著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(Unified Power Quality Conditioner—UPQC)是一種能全面提高電能質(zhì)量的電力電子裝置，能夠補(bǔ)償諧波和無(wú)功電流，保護(hù)電網(wǎng)免受污染，同時(shí)抑

2、制電壓波動(dòng)等電能質(zhì)量問(wèn)題，為用戶提供高質(zhì)量電源。 打破傳統(tǒng)思路的束縛，本文研究的UPQC采用了基于電壓電流雙閉環(huán)的直接控制策略，直接控制電網(wǎng)電流為與電網(wǎng)電壓同步的標(biāo)準(zhǔn)正弦電流，直接控制負(fù)載側(cè)電壓為額定標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓，避免了傳統(tǒng)控制方式中復(fù)雜的諧波成分檢測(cè)。本文闡述了這種新型控制策略的兩個(gè)主要理論基礎(chǔ)，即“APF補(bǔ)償和電流控制的等效原理”和“直流側(cè)電壓穩(wěn)定及功率平衡原理”，設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)控制器，對(duì)所構(gòu)建單相UPQC進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果

3、證明了這種新型控制策略的有效性，為實(shí)驗(yàn)裝置的研制提供了理論支持。 本文研制的單相UPQC實(shí)驗(yàn)裝置由主電路和控制電路兩部分構(gòu)成。主電路由單相橋IPM組成的變換器、直流側(cè)電容、串聯(lián)補(bǔ)償變壓器、跟蹤電感和濾波電容等部分組成；控制電路部分由主控制板和電流控制板組成。 主控制板是整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的核心控制部分，采用以TMS320LF2407A DSP芯片為微處理器的數(shù)字控制方法，通過(guò)控制運(yùn)算為UPQC并聯(lián)部分提供電網(wǎng)電流的參考值，為串

4、聯(lián)控制部分的內(nèi)環(huán)電流提供參考值。具體設(shè)計(jì)包括DSP電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、與電網(wǎng)電壓同步的標(biāo)準(zhǔn)正弦波的產(chǎn)生及其幅值可調(diào)的實(shí)現(xiàn)、兩路PWM輸出電路設(shè)計(jì)和IPM過(guò)壓保護(hù)設(shè)計(jì)等。 電流控制板的設(shè)計(jì)采用了拋物線PWM法電流控制技術(shù)，該方法能在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)使PWM變換器輸出電流精確跟蹤電流指令值，具有電路簡(jiǎn)單和開關(guān)頻率基本恒定等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了這種電流控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)電路和模擬實(shí)驗(yàn)方法，仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明了該方法的有效性。根據(jù)所設(shè)計(jì)的IPM外