统一电能质量调节器(upqc)的分析和的研究

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1、分类号学号611310200670886学校代码10487密级硕士学位论文统一电能质量调节器（UPQC）的分析与研究学位申请人：康崇皓学科专业：电力电子与电力传动指导教师：陈乔夫教授答辩日期：2008年6月8日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAnalysisandResearchofUnifiedPowerQualityConditioner(UPQC)Candidate:KangChonghaoMajor:PowerElectro

2、nicsSupervisor:Prof.ChenQiaofuHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJune,2008独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。近我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关

3、保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权数。本论文属于不保密□√。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着科学技术的发展，各种精密仪器和设备越来越多地得到使用，电力用户对电能质量的要求也越来越高。为改善配电系统电能质量问题，自上世纪八十年代以来，基于电力电子

4、技术的面向配电系统的用户电力技术CUSPOW得到了电力科研工作者的广泛关注。其中由串联、并联双变流器组成的统一电能质量调节器（UPQC）具有综合的电能质量调节能力，不仅可以改善电网输入电流的电能质量问题，也可以改善负载端电压的电能质量问题，被认为是最有前途的电能质量调节器。本文以三相三线制的UPQC为研究对象，开展了以下研究工作。分析了三相三线UPQC的工作原理，指出UPQC的并联变流器受控为正弦电压源，而串联变流器受控为正弦电流源就可以实现UPQC对电能质量的综合调节。基于系统理想控制作用及其等效电路模型，较深入地阐明了UPQC的静态工作特性，对串联变流器输出的补偿电

5、压、并联变流器输出的补偿电流、不同工况下系统各部分吸收与发出的有功功率/无功功率的情况以及串、并联变流器伏安容量进行了详细分析，指出了在忽略串联变压器漏感的情况下串联变流器的补偿电压完全由负载电压及电网输入电压决定，并联变流器的补偿电流则受电网输入电压、负载电压及负载功率角的影响，而两种变流器的伏安容量则与负载功率因数、负载电流谐波畸变率、负载电压与电网输入电压的比值等因素相关。此外讨论了UPQC不同的主电路拓扑结构，指出其不同的应用场合及优缺点。另外还介绍了基于MATLABSIMULINK仿真环境的电路模型仿真技术，为UPQC的分析研究提供了有效的验证手段。分别在静止

6、ABC、同步旋转dq0坐标系下建立了三相三线串联变流器、并联变流器的数学模型。根据串联变流器dq0坐标系下的数学模型，采用dq轴交叉解耦控制技术，设计出串联变流器的控制系统，对串联变流器实行实时的SPWM控制，则可实现串联变流器作为基波正弦电流源运行的功能。同理，采用dq轴交叉解耦控制技术，设计出并联变流器的控制系统，与串联变流器控制系统所不同的是，并联变流器是双闭环控制，即以输出电感电流为内环，输出电压为外环。在并联变流器控制系统的基I华中科技大学硕士学位论文础上，对其实行实时的SPWM控制，即可实现并联变流器作为基波正弦电压源运行的功能。根据控制理论知识，分别给出串

7、联变流器、并联变流器的控制系统设计过程，为UPQC控制系统的设计提供一定的参考。给出了设计容量为50kVA三相三线制UPQC系统的功率电路参数的设计过程，以及串联变流器、并联变流器控制系统参数的计算过程。给出了一种有效的系统投入与退出运行的策略，并以仿真结果验证其正确性。基于串、并联变流器的控制策略，对三相三线UPQC在各种工况下的运行进行了较全面的仿真研究，详细分析验证了UPQC的系统性能，仿真结果表明，本文所研究的UPQC控制策略较好地实现了其对电网输入电流及负载电压的综合电能质量调节。关键词：统一电能质量调节器（UPQC）串联变流器