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改进型UPQC拓扑结构及控制策略研究

作 者: 阮庆军
导 师: 万健如
学 校: 天津大学
专 业: 电力电子与电力传动
关键词: 改进型 UPQC 拓扑结构 超级电容  DC/DC 斩波电路 同步坐标变换检测法的改进
分类号: TM761
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 98次
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内容摘要


随着电网中各类非线性负荷的不断增加,电能质量不断恶化,严重危害着电力系统的安全和电力用户的利益。传统的电能质量补偿装置已不能满足用户对电能质量越来越高的要求。统一电能质量调节器(UPQC)作为一种电能质量综合补偿装置,既能补偿负载引起的谐波、无功电流等电流质量问题,也能补偿电源电压上升、跌落、不对称、闪变、波动等电压质量问题,是用户电力技术发展的新趋势。目前对UPQC的研究主要包括拓扑结构、检测方法、控制方法和控制策略。实验室前期已对UPQC控制方法与控制策略作了大量的研究,并取得了一定的成果。本文对前期工作进行了简单总结,并对不同拓扑结构进行了深入研究。以三相三线制UPQC为研究对象,采用超级电容作为UPQC直流储能单元,设计了一种改进型UPQC拓扑结构。该拓扑充分利用超级电容储能大的优点,对较长时间电压跌落、上升以及短时中断能起到较好的补偿作用。以改进型UPQC为研究对象,分析了系统结构、功能及工作原理。同时,对串、并联变流器和直流储能单元进行了数学建模并对系统的功率流动特性进行了深入分析。采用基于同步坐标变换的基波正序分量提取法作为补偿量检测方法,并对其进行了相应的改进。分析了串并联补偿单元之间的相互影响,并研究相应的改进型控制策略。仿真结果表明其能够实现对电压跌落、电压谐波、电流谐波与无功的补偿,证明了改进型控制策略的有效性,同时也说明了该拓扑结构的有效性。在理论分析和仿真研究的基础上,设计了相应控制电路和主电路参数,为后续工作的开展作好准备。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 研究背景与意义  8-11
    1.1.1 电能质量问题概述  8
    1.1.2 电能质量问题产生的原因及危害  8-10
    1.1.3 电能质量补偿技术  10-11
  1.2 统一电能质量调节器(UPQC)研究现状  11-13
    1.2.1 UPQC的拓扑结构  11-12
    1.2.2 UPQC的检测控制方法  12
    1.2.3 UPQC 的控制策略  12-13
  1.3 本文主要工作  13-14
第二章 拓扑结构及工作原理  14-25
  2.1 拓扑结构及其功能分析  14-17
    2.1.1 系统组成  14-15
    2.1.2 超级电容简介  15-17
    2.1.3 系统功能  17
  2.2 数学模型建立  17-20
    2.2.1 串、并联变流器建模  17-19
    2.2.2 直流储能单元建模  19-20
  2.3 功率流动分析  20-25
第三章 补偿信号检测方法研究  25-38
  3.1 瞬时值直接比较法  25-26
    3.1.1 电压瞬时值直接比较法  25
    3.1.2 电流瞬时值直接比较法  25-26
  3.2 瞬时无功功率理论检测法  26-29
    3.2.1 瞬时无功功率理论概述  26-27
    3.2.2 基于瞬时无功功率理论的检测法  27-29
  3.3 基于同步坐标变换的检测法  29-31
  3.4 基于同步坐标变换的检测法的改进  31-34
  3.5 仿真分析  34-38
    3.5.1 基于同步坐标变换检测法仿真  35-36
    3.5.2 基于同步坐标变换检测法的改进的仿真  36-38
第四章 控制方法与控制策略研究  38-51
  4.1 常用驱动信号产生方法  38-39
    4.1.1 三角载波脉宽调制方法  38-39
    4.1.2 滞环跟踪控制方法  39
  4.2 串、并联侧基本控制方案  39-43
    4.2.1 串联侧电压基本控制策略  40-41
    4.2.2 并联侧电流基本控制策略  41
    4.2.3 仿真结果与分析  41-43
  4.3 考虑串、并联侧相互影响的改进型控制方案  43-48
    4.3.1 串联侧带给定电压前馈的闭环控制  43-44
    4.3.2 并联侧带负载电压前馈的补偿控制  44
    4.3.3 仿真结果与分析  44-48
  4.4 直流储能单元的控制策略  48-51
第五章 实验参数设计  51-57
  5.1 主电路设计  51-54
    5.1.1 变流器开关器件选取  51
    5.1.2 串联变压器参数选择  51-52
    5.1.3 输出滤波电路设计  52-53
    5.1.4 直流储能单元设计  53-54
  5.2 控制电路设计  54-57
    5.2.1 电压和电流检测电路  55-56
    5.2.2 驱动电路  56-57
第六章 结束语  57-58
参考文献  58-61
发表论文和参加科研情况说明  61-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化 > 自动调整
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