【正文】 容 C ，輸出端為濾波電感 fL 。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。而對(duì)于基波成分，則等效為零阻抗。由于 A B C1 端的電壓經(jīng)補(bǔ)償后為正弦，而電網(wǎng)電壓 sv 也為正弦，因此電網(wǎng)輸入電流 si 也就隨之正弦化。一般而言，交流發(fā)電機(jī)的空載電壓是較好的正弦波，如果負(fù)載是線性的，負(fù)載端的電壓也將保持正弦，如果負(fù)載是非線性的，由于諧波電流的影響，將使得負(fù)載端電壓非正弦。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。 在任意瞬間，當(dāng)電網(wǎng)電壓較正常正弦波電壓瞬時(shí)值偏高時(shí)，補(bǔ)償電壓為負(fù)值使負(fù)載電壓降低為正常瞬時(shí)值，反之當(dāng)電網(wǎng)電壓較正常正弦波電壓瞬時(shí)值偏低時(shí)，則補(bǔ)償電壓為正值使負(fù)載電壓增大到正常瞬時(shí)值。本文 主要分析 幾種典型的 串并聯(lián) 補(bǔ)償 的電能質(zhì)量控制技術(shù) 。 在配電系統(tǒng)中 用 戶電力技術(shù)了 可以 為用戶提供高質(zhì)量、可靠的電能同時(shí)協(xié)調(diào)電網(wǎng)和用戶之間的關(guān)系使電網(wǎng)不受負(fù)載的干擾。 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。 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）。 有關(guān)電能質(zhì)量的控制技術(shù)可以分成兩大應(yīng)用技術(shù)及其領(lǐng)域，一是面向輸電系統(tǒng)的柔性交流輸電技術(shù)（ FACTS），二是面向配電系統(tǒng)的用戶電力技術(shù)（ CUSPOW）。電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用， 即用戶電力（ CustomPower）技術(shù)或稱 DFACTS 技術(shù)，是在 FACTS 各項(xiàng)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是現(xiàn)在最有前景的電能質(zhì)量控制新技術(shù) 。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。 隨著配電系統(tǒng)中非線性、沖擊性和不平衡負(fù)荷的不斷增加 ,電能質(zhì)量問(wèn)題日益嚴(yán)重 。 電源技術(shù)集中體 現(xiàn) 了電力電子技術(shù)在用電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，現(xiàn)在隨著電力開(kāi)關(guān)器件性能的不斷提升，各種形式的直流、交流電源給各種電力用戶帶來(lái)了巨大的方 便。 FACTS技術(shù)一方面是現(xiàn)代電力電子開(kāi)關(guān)與電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的阻抗控制元件、功角控制元件以及 電壓控制元件（如串補(bǔ)電容、并聯(lián)電容、并聯(lián)電抗、移相器、電氣制動(dòng)電阻等）相結(jié)合的產(chǎn)物，另一方面又將電子技術(shù)引入電力系統(tǒng)，形成了以變流器為核心的 新 型控制設(shè)備（如靜止 同步補(bǔ)償器 (STATCOM)） ,從而使電力系統(tǒng)中影響潮流分布的三個(gè)參數(shù)：電壓、線路阻抗及功率角可以按系統(tǒng)要求迅速調(diào)整。世界上第一個(gè)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。 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。 （ 1） 直流輸電（ HVDC）技術(shù) 直流輸電具有輸電容量大、穩(wěn)定性好、控制調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于遠(yuǎn)距離輸電、海 2 底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 （ 4） 太陽(yáng)能發(fā)電控制系統(tǒng) 。 （ 2）水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁 。 在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應(yīng)用 電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)涉及發(fā)電機(jī)組的多種設(shè)備，電力電子技術(shù)的應(yīng)用以改善這些設(shè)備的運(yùn)行特性為主要目的。電力電子設(shè)備和系統(tǒng)逐步 應(yīng)用于電力系統(tǒng)的控制 ，大幅度提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，產(chǎn)生巨大 的經(jīng)濟(jì)和社會(huì) 效益。 電力系統(tǒng)是電力電子技術(shù)應(yīng) 用的一個(gè)重要領(lǐng)域。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(mén)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(dòng)控制技術(shù)等許多學(xué)科的交叉學(xué)科 。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。介紹了一種基于 MATLAB SIMULINK仿真環(huán)境的電路模型仿真技術(shù)，并通過(guò)仿真驗(yàn)證以上控制方案的有效性。討論了串聯(lián)變流器在理想電網(wǎng)電壓下的控制及非理想電網(wǎng)電壓下的控制問(wèn)題。 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。 基于電力電子技術(shù)面向配電系統(tǒng)的 FACTS技術(shù)（ DFACTS） —— 用戶電力技術(shù)（ CUSPOW）成為解決電能質(zhì)量問(wèn)題有效手段。 不保密 √□ 。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本人完全意識(shí)到本聲明的法律效果由本人承擔(dān)。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。分類號(hào) ______ 密級(jí) _____ U D C ______ 碩士學(xué)位論文 電能質(zhì)量控制器 串聯(lián)變換器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué)位申請(qǐng)人： 唐 軍 學(xué)科專 業(yè)： 電力電子與電力傳動(dòng) 指導(dǎo)教 師： 楊蔭福 教授 李 勛 博士 論文答辯日期 學(xué)位授予日期 答辯委員會(huì)主席 評(píng)閱人 A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master of Engineering Design and Realization of the Series Converter of UPQC Candidate: Jun Tang Major: Power Electronics amp。 Electrical Drive Supervisor: Prof. Yinfu Yang Dr. Xun Li Huazhong University of Science and Technology Wuhan, Hubei . China 430074 April, 20xx 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。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。 學(xué)位論文作者簽名：唐軍 日期： 20xx 年 4 月 21 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 本論文屬于 （請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“ √”） 學(xué)位論文作者簽名：唐軍 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 20xx 年 4 月 20 日 保密 □ ，在 年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 I 摘 要 隨著現(xiàn)代科技和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，電能質(zhì)量成為電力系統(tǒng)、電力用戶、電力設(shè)備生產(chǎn)商等各個(gè)方面共同關(guān)心的問(wèn)題。 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。 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。為抑制電網(wǎng)電壓不平衡及諧波的影響，提出了 兩 種有效的控制策略：三相 ABC獨(dú)立控制、基于 SFR的 dq0軸控制。 最后，給出 10kVA三相四線制 UPQC串聯(lián)變流器 實(shí)驗(yàn)裝置的硬件電路設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分別對(duì)串聯(lián)變流器 單獨(dú)運(yùn)行和串聯(lián)變流器在 UPQC系統(tǒng)中運(yùn)行的各種工況下的運(yùn)行進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 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 of series converter of UPQC are established in ABC frame and dq0 models show that each phase of the threephase fourwire series converter is individual in ABC frame and 0 axis is independent of dq axis in synchronous frame. The control strategies for series converter are discussed with ideal or nonideal input voltage. For suppressing the influences of nonideal input voltage, three effective control methods are introduced. The first is threephase ABC individual control, the second is dq0 axis control, the third is the harmonic of input voltage forward feedback control. Based on MATLAB SIMULINK environment, a circuit modeling simulating method is introduced. Finally, Finally, a 10kVA power circuit of the series converter of the threephase fourwire UPQC and its coordinated control system based on DSP is designed . A large number of experimental results are obtained when the series converter operate by itself and in the UPQC system,the results prove that the series converter can effectively improve the current quality of power system . Keywords: three phase four wire unified power quality conditioner(UPQC) Series converter threephase ABC individual control dq0 axis control 目 錄 摘要 ………………………………………………………………… .… ...I ABSTRACT………………… ……… ………………………………… ..II 1 緒論 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 …