【正文】 iCRC viC SiC SiC Sdtdv 22222 2111111 ?????? （ 328） 寫成矩陣表達(dá)式如下： ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????bdcbdccocqcddcdcoqdbdcdcodcqdcdoqddcoqdRCEivvvCLLLviiiRCCSCSCSLLSLRLSLRwLSwLRdtdvdtdidtdidtdi20002000010000100001122223000021111111111111111111111111 （ 329） 其中 TccNc b Nc a NdqoABCTcocqcd vvvTvvv ],[],[ ?? TcbadqoA B CToqd iiiTiii ],[],[ 111111 ?? TcbadqoA B CToqd SSSTSSS ],[],[ 111111 ?? 式（ 329）考慮了 o 軸分量 cov 、 oi1 、 oS1 ，在電網(wǎng)電壓對稱，輸入電流平衡的情況下，有 01 ?oi ， 0?cov ，若控制 bdc Ev 2? ，則式（ 329）可以簡化為： ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21111111111111111200010001022 dccqcddcdcqddcqdcdqddcqdivvCLLviiCSCSLSLRwLSwLRdtdvdtdidtdi （ 330） 理想電網(wǎng)電壓下串聯(lián)變 流 器的控制 理想電網(wǎng)電壓是指三相輸入電壓平衡且正弦，電網(wǎng)電壓是一定的 ,所以控制輸入電流的快速有效控制就控制了能量流動的速度和大小 .這時串聯(lián)變流器實(shí)際 可以忽略 0 軸 23 的影響而視為三相三線制 PWM 整流器，采用 dq 軸交叉解耦控制技術(shù) ,可以獲得理想的變流器輸入電流控制效果。電流調(diào)節(jié)器 dCR1 、 qCR1 的輸出結(jié)合解耦電壓反饋和輸入電壓前饋 合成控制量 dv1 、 qv1 ，由此控制量對串聯(lián)變流器實(shí)行實(shí)時的SVPWM 或 SPWM 控制，使變流器輸入電流 1i 跟蹤 *1dI ，則可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)變流器作為基波正弦電流源運(yùn)行的功能，從而也就實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)輸入電流的控制。圖 d軸系統(tǒng)傳遞函 數(shù)框圖。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 中 ， 電 流 環(huán) 的 截 止 頻 率 為 srT ec /9 1 04 5 ????， 電 壓 環(huán) 截 止 頻 率 為srTT etuc /4171 ??? ，符合要求。當(dāng)串聯(lián)變換器作非正弦電壓源運(yùn)行 , 并聯(lián)變流器作為非正弦電流源運(yùn)行時 , UPQC采用間接控制 . 當(dāng)串聯(lián)變換器作正旋電流源運(yùn)行 , 并聯(lián)變流器作為正弦電壓源運(yùn)行時 , UPQC采用間接控制 . 另外 ,在輸入電壓不平衡、非正弦的情況下，如果依然采用理 想電網(wǎng)電壓下的 dq 軸控制策略，將使串聯(lián)變流器輸入電流不平衡、輸入電流與輸入電壓間存在相移、輸入電流諧波加重等惡劣現(xiàn)象。而圖 ，基波頻率處的動態(tài)穩(wěn)定度為 ，相當(dāng)于串聯(lián)變流器基波等效輸入阻抗為 ? ， 是 變流器交流側(cè)電抗的 121 倍，說明串聯(lián)變流器被控制為一個電流源在運(yùn)行。通過設(shè)定電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的時間常數(shù)為電流環(huán)的 3～ 5 倍以上，并且 直流端并接電池組，可以保證直流電壓近似恒定。 檢測三相 A、 B、 C 系統(tǒng)的負(fù)載電流、負(fù)載電壓和電網(wǎng)輸入電壓，經(jīng)坐標(biāo)變換和低通濾波 LPF 后得到與基波對應(yīng)的直流分量，利用 UPQC 系統(tǒng)功率平衡原理求出 *1dI ， 若考慮系統(tǒng)中的功率損耗，則需在 *1dI中附加一增量 1I? ，其由外環(huán)直流母線電壓調(diào)節(jié)器 dcVR 產(chǎn)生。 d 軸定義于電網(wǎng)電壓矢量方向， q 軸定義于其垂直方向，且超前于 d 軸。根據(jù)UPQC 的功率電路 如 圖，如圖 示出了 串聯(lián)變流器的功率電T 1T 4 T 6T 3 T 5T 2dcV+C dc 1av?交流電網(wǎng) C dc 2E b 1E b 2AS 1bv?cv?LavLbvLcvL 1saisbisciai1bi1ci1BCNsavsbvscvT SVSC 11dci2dcioiav1bv1cv1caNvcbNvccNv1N2N12NNNs?ABC+1dcV2dcV圖 串聯(lián)變流器功率電路 18 路，圖中 sN 為串聯(lián)變壓器變比。 Ⅰ ⅡT圖 2 . 5 UPQC 直接控制策略框圖??負(fù)載si Lisv Lv1i 2i3i控制 、 驅(qū)動 控制 、 驅(qū)動檢測 檢測輸入電流指令負(fù)載端電壓指令*siLvsv*LvdvdvLi*dv1i Lv 3i2i 17 3 電能質(zhì)量控制器的串聯(lián)變 流 器的控制和仿真 在三相四線 UPQC 系統(tǒng)中串聯(lián)變流器作為基波正弦電流源運(yùn)行，因此串聯(lián)變流器實(shí)際上是三相四線制的 PWM 整流器，通過控制串聯(lián)變流器三相輸入電感電流為平衡的正弦電流，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)輸入電流也為平衡的正弦電流，且與電網(wǎng)輸入交流電壓同相，也即實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)輸入功率因數(shù)為 1。檢 測負(fù)載的無功和諧波電流，作為電流指令，對并聯(lián)變流器進(jìn)行控制，使得并聯(lián)變流器輸出與負(fù)載無功和諧波電流大小相等的無功和諧波，從而實(shí)現(xiàn)對負(fù)載無功和諧波電流的補(bǔ)償，使得電網(wǎng)輸入圖 UPQC 間接控制策略框圖 16 電流為正弦波電流，功率因素為 1。電網(wǎng)輸入諧波電壓 00 ???????? ? LhhhXhXhsh VVVV ??，由于并聯(lián) 變流器作為基波正弦電壓源運(yùn)行，負(fù)載電壓中的諧波成分 00??LhV ，且 00??shI ，因此電網(wǎng)輸入諧波電壓 hhsh VV ????? ?0 ，即串聯(lián)變流器對于電網(wǎng)諧波電壓而言具有零阻抗，串聯(lián)變流器完全吸收了電網(wǎng)輸入電壓的諧波。該等效電路模型的獲得基于以下必要的假設(shè)： （ 1） 并聯(lián)變流器采用高頻 PWM 控制技術(shù)，于負(fù)載端提供平衡的、額定的正弦波電壓，總諧波畸變率 THD 值低，并且與電網(wǎng)輸入電壓同相。 由于電網(wǎng)輸入電流 si 在串聯(lián)變流器的控制下為正弦波，因此迫使并聯(lián)變流器向負(fù)載輸出電流 )(3 sLPLhLQ iiiii ???? ，其中 LQi 補(bǔ)償負(fù)載無功電流、 Lhi 補(bǔ)償負(fù)載諧波電流，而負(fù)載的有功電流 LPi 則由交流電網(wǎng)（ si ）和并聯(lián)變流器（ di2 ）共同提供， sLPd iii ??2 ，也即并聯(lián)變流器輸出用于補(bǔ)償負(fù)載無功功率的無功功率 2Q 外，還輸出部分有功功率 2P 。 系統(tǒng)工作原理分析 圖 給出了 UPQC 的單相電路原理圖，區(qū)別于圖 的功率電路，直流母線端的電池組和電容等效為單個電池組 bE 和單個電容 dcC ，此外電路中忽略了線路阻抗，串聯(lián)變壓器 Ts 視為一個理想的變壓器。 （ 8） 負(fù)載：對于 UPQC 系統(tǒng)，可以適合各種負(fù)載特性，諸如線性、非線性、不平衡等。如圖 所示， UPQC 系統(tǒng)由以下各部分組成： （ 1） 交流電網(wǎng)：三相四線制，額定電壓 220V，頻率 50Hz，電壓波動范圍 %15? ， 10 可能包含諧波電壓，也可能三相不對稱。 本文選擇統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器 的 串聯(lián)變流器 作為研究對 象， 是 因?yàn)?UPQC 的電路基礎(chǔ)是串并聯(lián)的雙四象限 PWM 變流器， 適用于多種新型電能質(zhì)量補(bǔ)償器、控制器、調(diào)節(jié)器，另外 有源電力濾波器 APF 的理論研究特別是并聯(lián)型 APF 的理論研究較深入， 但是串聯(lián)型APF 則研究得不深入，投入實(shí)際應(yīng)用的也很少， 所以串聯(lián)變流器是本文的重點(diǎn) 。當(dāng)變流器 II 工作在整流狀態(tài)對蓄電池進(jìn)行充電時，也可以同時向電網(wǎng)輸出滯后的或超前的無功功率，還可以輸出諧波補(bǔ)償電流。 另一方面 當(dāng)同時補(bǔ)償負(fù)載無功和諧波電流時，系統(tǒng) PWM 變流器的容量要求很大，相對 LC 無源 濾波器而言造價高。此外從控制策略角度看，電網(wǎng)電壓的補(bǔ)償 是間接性的，而不是直接性的。為了增強(qiáng)對重要負(fù)載補(bǔ)償電壓的支持能力，可將帶升壓回路的電池組并聯(lián)在電容器上，電池組的容量應(yīng)保證對電壓突變的補(bǔ)償作用時間和補(bǔ)償功率，通常所需作用時間從幾十毫秒到幾秒鐘。 用于 電 能質(zhì)量控制 的 用戶電力技術(shù) [1]【 5】【 6】【 8】 【 9】 隨著 高科技 產(chǎn)業(yè) 的大力發(fā)展和工業(yè)化水平的不斷提高 ， 導(dǎo)致能源需求不斷增加。因此，迫切要求提高電能質(zhì)量，協(xié)調(diào)供電和用電的關(guān)系。世界上第一個采用 IGBT構(gòu)成電壓源換流器的輕型直流輸電工業(yè)性試驗(yàn)工程于 1997 年投入運(yùn)行。 （ 2）水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵磁 。它以實(shí)現(xiàn)“高效率用電和高品質(zhì)用電”為目標(biāo) 【 2】 ，是一門綜合電力半導(dǎo)體器件、電力變換技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、自動控制技術(shù)等許多學(xué)科的交叉學(xué)科 。 首先，根據(jù)電能質(zhì)量控制器系統(tǒng)的功率電路及功能要求，分析了其工作原理 ， 并且 選擇三相四線制的 UPQC系統(tǒng)作為研究對象。本人完全意識到本聲明的法律效果由本人承擔(dān)。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 本文主要內(nèi)容是關(guān)于三相四線制電能質(zhì)量控制器（ UPQC）系統(tǒng)的串聯(lián)變流器的研究， 進(jìn)行了以下研究工作。 關(guān)鍵詞： 統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器 (UPQC) 串聯(lián)變流器 ABC 獨(dú)立控制 dq0軸控制 II Abstract With the development of morden science and industy ,power system 、 customer、power facility producer are all concerned with the power quality problem .DFACTS system ,which is based on the technology of power electronics for power distribution area has bee an effective measure to solve power quality problem. The series converter of a three phase four wire UPQC system is studied in this thesis ,the main content of this paper as listed below. Firstly, based on the power circuit and system performance of the series converter of UPQC,the operation principle of the system is analyzed. Then ,according the demand of this paper , three phase four wire UPQC system is chosed as the study object. Secondly,the mathematical models