混合型电能质量调节器（HPQC）检测及控制方法研究

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1、国内图书分类号：TN713密级：公开国际图书分类号：621.3西南交通大学研究生学位论文混合型电能质量调节器（HPQC）检测及控制方法研究年级二○一五级姓名刘檑申请学位级别工程硕士专业电气工程指导老师张湘副教授二零一八年五月ClassifiedIndex：TN713U.D.C：621.3SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisResearchonDetectionandControlMethodsofHybridPowerQualityConditioner(HPQC)Grade:2015Candida

2、te:LiuLeiAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:AssociateProf.ZhangXiangMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要为了节约能源，提高生产效率，以电力电子设备为代表的大量非线性负荷被应用于日常生活中，引起电网中各种电压或电流质量问题，影响电网系统正常安全运行。不同类型有源电力滤波器（APF）由于其拓扑结构差异，补偿特性各异，只能解决单一电能质量问题。而统一电能质量调节器（UPQC）同时具有补偿电压谐波

3、、波动和电流谐波的功能，能够比较全面解决电能质量问题，但是传统UPQC为了确保系统正常运行，对直流侧电压要求比较高，需要使用高电压等级开关器件，容易引起开关噪声和功率损耗。本文在传统UPQC拓扑结构基础上采用一种混合型电能质量调节器（HPQC）拓扑结构，通过将单调谐滤波器与系统并联侧直接串联接入系统，该结构能很大程度减小直流侧电压和并联侧有源容量，并省去了并联侧耦合变压器，降低了系统成本。本文针对电网电能质量问题，全面、详细、深入地分析、研究HPQC。首先，简要介绍APF工作原理，深入分析HPQC工作原理和滤波、基波特性，对系统中电路参数研究、设计，讨

4、论研究无源滤波器，并选取7次调谐的无源滤波器作为系统并联侧串联滤波器。其次，介绍基于瞬时无功功率理论谐波检测方法原理，在此基础上研究基于同步坐标变换综合检测方法和改进同步坐标变换无锁相环综合检测方法，并通过仿真对比分析所采用的三种检测方法。然后，系统并联侧采用定时滞环比较跟踪控制方法。针对本文研究的HPQC拓扑结构特殊性，采用对5次谐波电流单独控制的双闭环控制方式，串联侧采用电压空间矢量控制策略。将模糊PI控制引入直流侧电压控制，实现PI参数的自适应调节。最后，在Matlab/Simulink软件平台上，通过仿真方式验证本文采用的检测方法和控制方法可行

5、、有效，系统能够解决电网中电能质量问题。关键词：混合型电能质量调节器；无源滤波器；同步坐标变换；模糊PI控制；双闭环控制西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractInordertosaveenergyandincreaseproductionefficiency,alargenumberofnon-linearloadsrepresentedbypowerelectronicsareusedindailylife,causingvariousvoltageorcurrentqualityproblemsinthepowergridandaf

6、fectingthenormalandsafeoperationofthepowergridsystem.Differenttypesofactivepowerfilters(APF)havedifferentcompensationcharacteristicsduetotheirdifferenttopologicalstructuresandcanonlysolveasingletypeofpowerqualityproblem.Unifiedpowerqualityconditioner(UPQC)alsohasafunctionofcompe

7、nsatingforvoltageharmonics,ripple,andcurrentharmonics,whichcansolvethepowerqualityproblemmorecomprehensively.However,thetraditionalUPQCalwaysrequiresarelativelyhighvoltagerequirementontheDCsidetomakesurethenormalworkofthesystemandrequirestheuseofahigh-voltageswitchingdevice,whic

8、heasilycausesswitchingnoiseandpowerloss.Thehybr