【正文】 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(shí) , 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(shí) , 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。所以，在實(shí)際調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)定中，往往是根據(jù)一種算法先估算出調(diào)節(jié)器的參數(shù)大小，然后經(jīng)過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)，反復(fù)地調(diào)節(jié)參數(shù)，使性能良好。如我國(guó)學(xué)者陳伯時(shí)曾經(jīng)提出與“三階最優(yōu)整定法” 類(lèi)似的“振蕩指標(biāo)法”，而圖 閉環(huán)頻率響應(yīng)特性 圖 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度頻率響應(yīng)特性 28 且在性能上略優(yōu)于“三階最優(yōu)整定法”。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。而圖 ，基波頻率處的動(dòng)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(shuō)明串聯(lián)變流器被控制為一個(gè)電流源在運(yùn)行。 （ 1） 電流環(huán)參數(shù)選擇如下： 1Li TT? （ 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： 01 12 ??? ie Rpie TT kkSTS （ 342） 一般取阻尼比 ?? ，可以求出： 12 Reipi kTTk ? （ 343） 在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中， mHL 61 ? ， ?? ， sTT se ?20xx ?? ，可以得到調(diào)節(jié)器參數(shù)為 15?pik ， ?? Li TT 。采樣環(huán)節(jié)與保持環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù) sT （對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)周期）都很小，可視為小慣性環(huán)節(jié) ,可以把它們合并等效成一個(gè)慣性環(huán)節(jié)eST?11 ? ?se TT 2? 。圖 d軸系統(tǒng)傳遞函 數(shù)框圖。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。顯然在輸入電壓平衡正弦的情況下 ，有 cdv 為直流量，0cqv ? ，又要求串聯(lián)變流器三相輸入電流正弦、平衡且與輸入電壓同相，即 1 0qI ? ，因此式（ 3－ 37）可以表示為： 12cd d dc dcv I v i? （ 3－ 38） 由式（ 3－ 38）就可以獲得變流器的輸入電流指令 *1dI 、 *1qI ，即： * 21 Ldc dc dcdcd cdP v iI vv?? （ 3－ 39） *1 0qI ? （ 3－ 40） 串聯(lián)變 流 器的電流和電壓控制器的設(shè)計(jì) 一般希望電流控制具有較好的動(dòng)靜態(tài)特性，且又希望控制器的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單成熟，因此電流調(diào)節(jié)器 dCR1 、 qCR1 采用 PI 調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)。 串聯(lián)變流器電流指令的計(jì)算 如圖 所示，電流計(jì)算模塊產(chǎn)生的電流指令 *1dI 反映了變流器輸入電流的大小，并且只包含基波有功分量，變流器輸入功率因數(shù)為 1。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(duì)串聯(lián)變流器實(shí)行實(shí)時(shí)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(duì)電網(wǎng)輸入電流的控制。 檢測(cè)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(duì)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。之所以能形成這種 簡(jiǎn)潔形式其主要原 24 因是引入了電流狀態(tài)反饋解耦（ dv12 、 qv12 ），而引入了電網(wǎng)擾動(dòng)電壓（ dv11 、 qv11 ）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。可見(jiàn)串聯(lián)變流器橋端輸入 d、 q軸電流除受控制量 dv1 、 qv1 的影響外，還受耦合電壓 qiL11? 、 diL11? 和串聯(lián)變流器輸入電壓 cdv 、 cqv 的擾動(dòng)影響。利用變換矩陣 0dqABCT ? 及反變換矩陣 ABCdqT ?0 ，根據(jù)式（ 313）～（ 316）可得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下系統(tǒng)模型為： qdccqqdd SLvLviLRwidtdi 11111111 ????? （ 325） ddccddqq SLvLviLRwidtdi 11111111 ???? （ 326） 圖 dqo 坐標(biāo)系與 ABC 坐標(biāo)系 22 dcodccooo vLSLvLviLRdtdi 11111111 2 3????? （ 327） bdcbdcdcbdcdcodcoqdcqddcddc RC EiCRC viC SiC SiC Sdtdv 22222 2111111 ?????? （ 328） 寫(xiě)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(duì)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(jiǎn)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(dòng)的速度和大小 .這時(shí)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。 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。 (2) 基于空間旋轉(zhuǎn) dqo 坐標(biāo)系模型 上述模型中，假設(shè)三相電網(wǎng)電壓對(duì)稱，三相負(fù)載電壓在并聯(lián)變流器的控制作用下對(duì)稱且與電網(wǎng)電壓同相，如下表示： )sin(wtVv smsa ? ， )sin(wtVv LmLa ? （ 317） )32s in ( ??? wtVv smsb ， )32s in ( ??? wtVv LmLb （ 318） )32s in ( ??? wtVv smsb ， )32s in ( ??? wtVv LmLb （ 319） 由式（ 35）～（ 37）及（ 317）～（ 319）可得： )s in ()s in ()( wtVwtVVNv cmLmsmsc a N ??? （ 320） )32s i n ()32s i n ()( ?? ????? wtVwtVVNv cmLmsmsc b N （ 321） )32s i n ()32s i n ()( ?? ????? wtVwtVVNv cmLmsmsccN （ 322） 即串聯(lián)變流器的輸入電壓是對(duì)稱的三相正弦電壓。而且電網(wǎng)的輸入電流和變流器的輸入電流也是一種線性的關(guān)系 ； 直流端電壓 由于并接有電池組，因此為一恒定的電壓源特性 (1) 基于三相靜止 ABC 坐標(biāo)系模型 定義串聯(lián)變流器開(kāi)關(guān)函數(shù) kk S21 ,S 如下： 三個(gè)橋臂對(duì)應(yīng)串聯(lián)變流器下管導(dǎo)通，上管關(guān)斷上管導(dǎo)通，下管關(guān)斷 CBAcbakS k ,011 ????? 三個(gè)橋臂對(duì)應(yīng)串聯(lián)變流器下管導(dǎo)通，上管關(guān)斷上管導(dǎo)通，下管關(guān)斷 CBAcbakS k ,102 ????? 顯然有： kk SS 12 1?? （ 31） 由圖 ，串聯(lián)變流器橋端輸出電壓用開(kāi)關(guān)函數(shù)可以表示為： 22111 dcadcaa vSvSv ?? （ 32） 22111 dcbdcbb vSvSv ?? （ 33） 22111 dccdccc vSvSv ?? （ 34） 由于忽略了電網(wǎng)線路電感及串聯(lián)變壓器漏感，因此串聯(lián)變壓器變流器側(cè)（付方）電壓為 ： )()(12 LasasLasac a N vvNvvNNv ????? （ 35） )()(12 LbsbsLbsbc b N vvNvvNNv ????? （ 36） 19 )()(12 LcscsLcscccN vvNvvNNv ????? （ 37） 由 KVL 定律，對(duì)串聯(lián)變流器輸入交流側(cè)可以得到以下描述方程，式中考慮了電感 1L的電阻 1R ： aaac a N viRdtdiLv 11111 ???