統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器檢測與控制技術(shù)研究.pdf

1、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UPQC）是用戶電力中一機多用、具有綜合電能質(zhì)量調(diào)節(jié)能力的設(shè)備，它既可以改善電網(wǎng)輸入電流的品質(zhì)，也可以改善負載側(cè)電壓的品質(zhì)，是最能解決多種電能質(zhì)量問題的有效設(shè)備之一。目前，UPQC還未能廣泛進入工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，其相關(guān)的檢測和控制技術(shù)還有待進一步完善和提高。本文針對UPQC信號檢測、控制模型和控制方法等方面存在的問題展開深入研究，并提出了新的檢測與控制方法。這些工作對于豐富UPQC的檢測與控制的基礎(chǔ)理論，對于推動UPQC

2、向大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，均具有重要意義。
　　UPQC的電壓電流信號中除包含正序基波分量外，還可能存在負序和零序基波分量以及其它諧波成分。目前普遍采用基于瞬時無功功率理論的dq0變換方法提取正序基波分量，并由此實施對原始信號中非基波分量的補償。dq0變換方法計算量較大，硬件實施較復(fù)雜，且不適用于單相檢測場合。針對此問題，本文在分析三角函數(shù)提取基波電壓電流成分有關(guān)信息的基礎(chǔ)上，提出了一種檢測UPQC電壓電流信號的新方法。該方法利用待檢測信

3、號與正弦和余弦參考信號的少量乘除法運算，快速獲得待檢測信號中的基波電壓和基波電流表達式，為高效補償待檢測信號中的非基波分量奠定了基礎(chǔ)。同時，該方法能夠動態(tài)實時跟蹤系統(tǒng)頻率和正序基波成分幅值與初相位的變化，提高了方法對系統(tǒng)運行工況變化的適應(yīng)性。
　　某些電力設(shè)備，在將其模型由abc坐標系變換到dq坐標系后，仍然存在d、q軸間的交叉耦合，無法實施完全解耦控制。UPQC的dq坐標模型也不例外。針對此問題，本文提出了一種實現(xiàn)完全解耦的新方

4、法：在原模型由abc坐標系變換到dq坐標系的基礎(chǔ)上，再增加一次由dq至αβ間的變換，就可使得再變換后的模型，其各軸分量間具有完全解耦的特性。利用此新方法，建立了UPQC的完全解耦模型。完全解耦后的模型，為在一定控制模式和控制方式下實現(xiàn)UPQC的解耦控制或控制系統(tǒng)的解耦設(shè)計提供了便利，有助于提高系統(tǒng)控制或系統(tǒng)設(shè)計性能。
　　根據(jù)UPQC串并聯(lián)部分在系統(tǒng)控制目標上的不同分工，可以將UPQC的控制模式劃分為串壓并流模式和串流并壓模式，兩

5、種模式都可以分別采用開環(huán)方式和閉環(huán)方式進行控制。本文分別從兩種控制模式和兩種控制方式入手，提出了相應(yīng)的控制策略，給出了不同控制策略下給定參考量、檢測量等的計算與檢測方法。其中，對開環(huán)控制，相關(guān)參數(shù)的計算充分利用了UPQC的解耦模型；對閉環(huán)控制，由于控制目標是通過特定的偏差信號進行自動調(diào)整，可以不依賴于UPQC串并聯(lián)部分的具體數(shù)學(xué)模型，但可以利用解耦模型對閉環(huán)控制系統(tǒng)的參數(shù)進行設(shè)計。仿真與實驗結(jié)果表明：無論哪種控制模式，按照本文提出的控制

6、策略，都可以實現(xiàn)UPQC的控制目標，且對相同的控制方式，兩種控制模式的性能相近。
　　UPQC直流電容電壓的控制，常采用PI控制器。PI控制器由于受到設(shè)計參數(shù)數(shù)量的限制，其控制性能可能難以達到比較理想的程度。由于分數(shù)階PIλDμ控制器在傳統(tǒng)PID控制器的基礎(chǔ)上增加了調(diào)節(jié)參數(shù)的個數(shù)，提高了控制器設(shè)計與控制規(guī)律優(yōu)化的空間。鑒于此，本文將分數(shù)階PIλDμ控制器引入UPQC直流電容電壓的控制，設(shè)計的分數(shù)階PIλDμ控制器經(jīng)仿真分析表明：分