【正文】 重新切回到Standby工作模式。 統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的控制方案對(duì)于統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器UPQC，每個(gè)變流器要么作為電流源控制，要么作為電壓源控制，按控制方案分，統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器有如此兩類基本的控制方案。詳細(xì)分析串聯(lián)變換器matlab仿真模型的建立的方法?，F(xiàn)假設(shè)變流器輸出的控制電壓矢量中包含三個(gè)分量： （333） （334）其中，；，將式（333）和（334）分別代入（331）和（332）得： （335） （336）在式（335）和（336）表示的dq電流子系統(tǒng)中，dq軸電流是獨(dú)立控制的，而且控制對(duì)象也很簡(jiǎn)單，相當(dāng)于對(duì)一個(gè)一階對(duì)象的控制。（1）電流環(huán)參數(shù)選擇如下： （341）對(duì)象中的主導(dǎo)極點(diǎn)與PI調(diào)節(jié)器的零點(diǎn)對(duì)消后，并將系統(tǒng)降階，系統(tǒng)閉環(huán)特征方程為： （342）一般取阻尼比，可以求出： （343）在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，可以得到調(diào)節(jié)器參數(shù)為。如果電網(wǎng)電壓含有大量k次諧波,就會(huì)使串聯(lián)變流器的直流輸出電壓中包含及次諧波，由此變流器輸入電流中包含次的諧波，也即輸入電壓的諧波完全傳遞到了三相輸入電流，從而增加了輸入電流的總畸變率，增加了輸入電流正弦性的控制難度。，由圖可見(jiàn)，鎖相環(huán)采用了一般的控制器，其中為固有周期，即相當(dāng)于控制器輸出為零時(shí)的逆變器周期，圖中控制器的輸出直接去調(diào)節(jié)逆變器的周期，但由于頻率是周期的倒數(shù)，因此也相當(dāng)于間接地調(diào)節(jié)了頻率。 （3－50）其中Tkj表示第K個(gè)開(kāi)關(guān)周期中的第j個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)刻。子系統(tǒng)series1是三橋臂六IGBT模塊，可以設(shè)定模塊的連接方式、緩沖電路、開(kāi)關(guān)頻率等以便模擬實(shí)際電力開(kāi)關(guān)器件。(a)可見(jiàn)，B相輸入電壓幅值與A、C相不一致，％。這說(shuō)明采用上述基于SRF的三相ABC獨(dú)立控制策略，可以較好的抑制輸入電壓諧波及不平衡的影響，這一方面是由于三相平衡、正弦輸入電流指令的準(zhǔn)確獲得，另一方面輸入電壓前饋的加入，可以較好的抑制輸入電壓諧波的擾動(dòng)影響。若并聯(lián)變流器效率，電池允許放電終了電壓，則由式（4－2）得電池容量 ，可以選擇的電池。本實(shí)驗(yàn)裝置串聯(lián)變流器及并聯(lián)變流器均采用SPWM 調(diào)節(jié)方式，對(duì)于三相半橋電路，輸出相電壓幅值與調(diào)制比m、直流母線電壓的關(guān)系為： （4－1）顯然要達(dá)到額定的輸出相電壓幅值（）要求，在滿調(diào)制下（），至少需要311V的直流母線電壓?；赟RF的dq0軸控制從本質(zhì)上講也是一種三相控制，因此可以獲得較為理想的三相輸入電流平衡。①當(dāng)電網(wǎng)電壓為理想的三相平衡正弦波： （3－52） 電網(wǎng)電壓平衡下串聯(lián)變流器dq軸控制仿真波形:(a)可見(jiàn)，此時(shí)采用dq軸控制策略可以實(shí)現(xiàn)變流器三相輸入電流的平衡，中線電流僅為很小的開(kāi)關(guān)紋波，且輸入電流與輸入電壓同相，變流器輸入功率因數(shù)為1。在Simulink仿真環(huán)境下Power System Blockset提供了電力電子系統(tǒng)所需的電力電子元件，對(duì)這些元件設(shè)定合適的參數(shù)，然后利用電力系統(tǒng)仿真模型庫(kù)中的其他模型可以建立模擬實(shí)際系統(tǒng)的功率電路的電路模型。 電力電子開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化示意圖方法對(duì)于一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行描述的常規(guī)方法是建立起狀態(tài)方程，對(duì)于一個(gè)包括開(kāi)關(guān)器件的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)同樣方法也是適用的。傳統(tǒng)的鎖相環(huán)是由硬件電路實(shí)現(xiàn)的,隨著微處理器運(yùn)算速度的提高,用軟件實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)成為一種趨勢(shì)。超出一定范圍的電壓偏差或波形畸變或不對(duì)稱，都會(huì)危害電力用戶以及電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?；谝陨险J(rèn)定，三相串聯(lián)變流器系統(tǒng)經(jīng)交叉解耦后可d軸和q軸成為兩個(gè)獨(dú)立的單閉環(huán)系統(tǒng)，因此d、q軸可以分別獨(dú)立設(shè)計(jì)控制器。在以后的論述中，如果沒(méi)有特殊標(biāo)注與說(shuō)明，軸都按照如圖32所示的定義。因此串聯(lián)變流器的控制關(guān)鍵是如何維持變流器的輸入電流為期望的正弦電流。而負(fù)載諧波電流，由于，顯然，即并聯(lián)變流器對(duì)于負(fù)載諧波電流而言具有零阻抗，并聯(lián)變流器完全抑制了負(fù)載的諧波電流。而由于并聯(lián)變流器受控為額定基波正弦電壓源，負(fù)載電壓總是維持額定正弦波不變，因此迫使串聯(lián)變流器經(jīng)串聯(lián)變壓器輸出的電壓由兩部分組成，其中為諧波補(bǔ)償電壓，它與交流電源中的諧波電壓大小相等，但方向相反； 為基波電壓補(bǔ)償量，用于補(bǔ)償電源電壓的基波與負(fù)載電壓額定值的偏差，所以串聯(lián)變流器提供的補(bǔ)償電壓既抵消了電源電壓中的諧波，又補(bǔ)償基波電壓，使負(fù)載電壓成為與電網(wǎng)基波電壓同相的正弦波額定電壓。需要注意系統(tǒng)的中性點(diǎn)N連接到電網(wǎng)輸入中線、串聯(lián)變壓器中線、電池組中點(diǎn)、直流母線電容中點(diǎn)及并聯(lián)變流器濾波電容的中點(diǎn)。本文除了緒論以外主要包括以下內(nèi)容：首先分析了統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的工作原理、系統(tǒng)的等效電路、系統(tǒng)的控制方案。（2） 靜止同步補(bǔ)償器先進(jìn)的靜止VAR發(fā)生器（ASVG）：屬于PWM開(kāi)關(guān)型無(wú)功功率發(fā)生器，其電路結(jié)構(gòu)基于三相全橋電路組成的電壓型逆變器。（2）串聯(lián)型有源電力濾波器串聯(lián)有源電力濾波器（Series Active Filter）由可控的電壓源變流器組成，通過(guò)與電網(wǎng)串聯(lián)的變壓器而與電網(wǎng)串聯(lián)連接。電能質(zhì)量控制既要滿足對(duì)電壓、頻率、諧波和不對(duì)稱度的要求，還要抑制各種瞬態(tài)的波動(dòng)和干擾。（3）發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵的變頻調(diào)速。 其次，分別在靜止ABC及空間旋轉(zhuǎn)dq0坐標(biāo)系下建立了電能質(zhì)量控制器的串聯(lián)變流器的數(shù)學(xué)模型，指出三相四線制的串聯(lián)變流器在三相坐標(biāo)系下的獨(dú)立性以及dq0坐標(biāo)系下0軸獨(dú)立于dq軸的特性。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。驗(yàn)證了統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的串聯(lián)變流器改善電網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量有效性。近年來(lái)，直流輸電技術(shù)又有新的發(fā)展，輕型直流輸電采用IGBT等可關(guān)斷電力電子器件組成換流器，應(yīng)用脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行無(wú)源逆變，解決了用直流輸電向無(wú)交流電源的負(fù)荷點(diǎn)送電的問(wèn)題。本文分析的電能質(zhì)量控制技術(shù)是面向配電系統(tǒng)的用戶電力技術(shù)（CUSPOW）。而對(duì)于基波成分，則等效為零阻抗。變流器I和變流器II都是雙向的PWM變流器，即可以工作在整流狀態(tài)，也可以工作在逆變狀態(tài)。因此本章首先對(duì)三相四線制下的UPQC功率電路進(jìn)行了描述，說(shuō)明了UPQC的功能，闡述了UPQC的工作原理和控制方案，然后分析了UPQC系統(tǒng)的系統(tǒng)的等效電路，最后討論了不同主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)的影響，通過(guò)上述的分析，可以對(duì)UPQC系統(tǒng)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電后，系統(tǒng)重新切回到電網(wǎng)供電狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生輸出過(guò)載或者變流器故障時(shí)，控制信號(hào)觸發(fā)旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)S2導(dǎo)通，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入旁路工作模式。 UPQC間接控制策略框圖 間接控制方案 【17】－【20】 所謂間接控制方案，是指串聯(lián)變流器作為非正弦電壓源運(yùn)行，并聯(lián)變流器作為非正弦電流源運(yùn)行。通過(guò)仿真比較了不同控制策略特點(diǎn)。之所以能形成這種簡(jiǎn)潔形式其主要原因是引入了電流狀態(tài)反饋解耦（、），而引入了電網(wǎng)擾動(dòng)電壓（、）作前饋補(bǔ)償也使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能有進(jìn)一步提高。，可以得到系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)及輸出動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度傳遞函數(shù)： （344） （345）式（344）、（345）、在系統(tǒng)基波頻率處（），系統(tǒng)的幅值增益為0dB，而相角為，系統(tǒng)帶寬約為3550（565Hz），這說(shuō)明在PI調(diào)節(jié)器作用下，系統(tǒng)電流控制穩(wěn)定，不存在幅值誤差。 串聯(lián)變流器的間接控制【39】 串聯(lián)變流器間接控制系統(tǒng)框圖 串聯(lián)變流器的間接控制方案，是指串聯(lián)變流器作為非正弦電壓源運(yùn)行,檢測(cè)電網(wǎng)電壓的畸變和基波偏差，作為電壓指令，對(duì)串聯(lián)變流器進(jìn)行控制，使得串聯(lián)變流器通過(guò)串聯(lián)變壓器輸出一個(gè)與電網(wǎng)電壓畸變和基波偏差相抵消的補(bǔ)償電壓，從而保證負(fù)載電壓是一個(gè)額定的正弦電壓。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)，即逆變器的輸出電壓相位可以完全跟蹤上市電的相位。狀態(tài)變量X為動(dòng)態(tài)元件如電容上的電壓和電感中的電流，如前所述由于狀態(tài)是連續(xù)的，所以第j個(gè)狀態(tài)的終值將成為第j+1個(gè)狀態(tài)初值。子系統(tǒng)dc ，主要用來(lái)模擬直流側(cè)的電容和電池組。此時(shí)僅僅采用dq軸控制策略不能實(shí)現(xiàn)三相輸入電流的平衡，中線電流不再僅僅是開(kāi)關(guān)紋波，還包含有幅值為15A的基波，且B、C相輸入電流與輸入電壓存在一定的相移，變流器輸入功率因數(shù)不為1。4 UPQC的串聯(lián)變換器及其控制方案的實(shí)現(xiàn)作為一種新型的電力電子裝置,我們不僅要從理論上研究電能質(zhì)量控制器UPQC工作原理和特性，、并聯(lián)兩個(gè)變流器，由于本文主要論述串聯(lián)變流器,所以本章基于前述UPQC的串聯(lián)變流器的分析與控制策略研究，詳細(xì)討論了一個(gè)10kVA 三相四線制UPQC的串聯(lián)變流器主電路參數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程,介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的方法. 串聯(lián)變流器的主電路設(shè)計(jì) 串聯(lián)變流器功率電路 UPQC串聯(lián)變流器工作條件是電網(wǎng)基波頻率,電網(wǎng)輸入相電壓額定有效值,其基波波動(dòng)范圍是,并且電網(wǎng)輸入電壓存在諧波和不平衡,總諧波畸變率在5%以內(nèi),三相不平衡最大為5%.串聯(lián)變流器要穩(wěn)定相電壓,補(bǔ)償輸入電壓諧波和電網(wǎng)電壓不平衡,使電網(wǎng)輸入電流為平衡的正弦波，即輸入功率因數(shù)為1。在電池滿充狀態(tài)下，～，此時(shí)直流母線電壓可達(dá)到440V左右。（2）直流母線電壓及電池組的選擇直流母線電壓 的大小主要取決于并聯(lián)變流器輸出電壓（即負(fù)載電壓）的額定值及變流器PWM 控制的算法，若采用SVPWM 調(diào)節(jié)，由于其直流電壓利用率較高，因此直流母線電壓可以相對(duì)取小，而采用SPWM 調(diào)節(jié)，由于其直流電壓利用率較小，因此直流母線電壓值要取高些。由于0軸控制的引入，負(fù)序及零序電流得到了有效抑制，對(duì)于諧波電壓的影響，該控制方法也獲得了較理想的控制效果，％。（1）基于dq軸控制策略下的仿真分析 ，電壓環(huán)PI為、電流環(huán)PI為、三角載波幅值為1111，兩電池組電壓均恒為220V、內(nèi)阻均為，內(nèi)阻為，兩串聯(lián)直流電容均為，負(fù)載電阻為，開(kāi)關(guān)頻率為9KHz。 另外，在Simulink中,對(duì)系統(tǒng)的建模和仿真是非常容易的,仿真過(guò)程是交互的,可以隨意更改系統(tǒng)參數(shù), Power System Blockset 建立串聯(lián)變換器的仿真模型。這樣的處理使電力電子電路仿真中對(duì)μs級(jí)以下瞬態(tài)過(guò)程的分析就不夠精確，但對(duì)ms級(jí)瞬態(tài)過(guò)程的分析還是足夠精確的，如果不需要分析開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)過(guò)程的損耗、開(kāi)關(guān)過(guò)程引起的尖峰等問(wèn)題，就可以用這種開(kāi)關(guān)模型簡(jiǎn)化仿真過(guò)程，減少運(yùn)算量。由于坐標(biāo)變換、空間矢量SVPWM調(diào)節(jié)都是建立在電網(wǎng)輸入電壓相位檢測(cè)的基礎(chǔ)上，因此鎖相環(huán)的性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能，要求鎖相環(huán)不僅具有良好的跟蹤性能，而且還要有很強(qiáng)的抗干擾能力，以適應(yīng)電網(wǎng)電壓存在擾動(dòng)、不平衡、諧波、頻率變化等非理想狀況。而實(shí)際電網(wǎng)電壓往往不是理想的,對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的調(diào)查表明，通常電網(wǎng)電壓或多或少存在相位與幅值不平衡，此外，大量非線性負(fù)載的存在也使得電網(wǎng)電壓不是完全的純正弦，或多或少的存在波形的畸變，使得電網(wǎng)電壓諧波嚴(yán)重.非理想電網(wǎng)電壓是相對(duì)理想電網(wǎng)電壓而言的，對(duì)于三相電網(wǎng)系統(tǒng)，理想的電網(wǎng)電壓是三相對(duì)稱的、無(wú)波形畸變的額定正弦電壓。通過(guò)設(shè)定電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的時(shí)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。軸定義于電網(wǎng)電壓矢量方向，軸定義于其垂直方向，且超前于軸。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(guò)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。電網(wǎng)輸入諧波電壓，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，且，因此電網(wǎng)輸入諧波電壓，即串聯(lián)變流器對(duì)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。由于電網(wǎng)輸入電流在串聯(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，其中補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功電流、補(bǔ)償負(fù)載諧波電流，而負(fù)載的有功電流則由交流電網(wǎng)（）和并聯(lián)變流器（）共同提供，也即并聯(lián)變流器輸出用于補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功功率的無(wú)功功率外，還輸出部分有功功率。（8）負(fù)載：對(duì)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。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(duì)象，是因?yàn)閁PQC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)。另一方面當(dāng)同時(shí)補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功和諧波電流時(shí)，系統(tǒng)PWM變流器的容量要求很大，相對(duì)LC無(wú)源濾波器而言造價(jià)高。為了增強(qiáng)對(duì)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(duì)電壓突變的補(bǔ)償作用時(shí)間和補(bǔ)償功率，通常所需作用時(shí)間從幾十毫秒到幾秒鐘。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。（2）水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁。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(duì)象。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。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Abstract With the development of morden science and industy