基于新型控制策略的統(tǒng)一電能質量控制器仿真及實驗研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，大量非線性、沖擊性和波動性負載投入電網(wǎng)，引起電壓諧波、電壓暫降、電壓波動與閃變等電能質量問題，對電網(wǎng)的供電質量和運行安全造成了越來越嚴重的影響，而一些高精密負荷的應用對電網(wǎng)的電能質量要求卻越來越高，這些因素使配電網(wǎng)正遭受著嚴峻的考驗。統(tǒng)一電能質量控制器(Unified Power Quality Conditioner—UPQC)是一種能全面提高電能質量的電力電子裝置，能夠補償諧波和無功電流，保護電網(wǎng)免受污染，同時抑

2、制電壓波動等電能質量問題，為用戶提供高質量電源。 打破傳統(tǒng)思路的束縛，本文研究的UPQC采用了基于電壓電流雙閉環(huán)的直接控制策略，直接控制電網(wǎng)電流為與電網(wǎng)電壓同步的標準正弦電流，直接控制負載側電壓為額定標準正弦電壓，避免了傳統(tǒng)控制方式中復雜的諧波成分檢測。本文闡述了這種新型控制策略的兩個主要理論基礎，即“APF補償和電流控制的等效原理”和“直流側電壓穩(wěn)定及功率平衡原理”，設計了雙閉環(huán)控制器，對所構建單相UPQC進行了仿真，仿真結果

3、證明了這種新型控制策略的有效性，為實驗裝置的研制提供了理論支持。 本文研制的單相UPQC實驗裝置由主電路和控制電路兩部分構成。主電路由單相橋IPM組成的變換器、直流側電容、串聯(lián)補償變壓器、跟蹤電感和濾波電容等部分組成；控制電路部分由主控制板和電流控制板組成。 主控制板是整個實驗裝置的核心控制部分，采用以TMS320LF2407A DSP芯片為微處理器的數(shù)字控制方法，通過控制運算為UPQC并聯(lián)部分提供電網(wǎng)電流的參考值，為串

4、聯(lián)控制部分的內環(huán)電流提供參考值。具體設計包括DSP電路系統(tǒng)設計、與電網(wǎng)電壓同步的標準正弦波的產(chǎn)生及其幅值可調的實現(xiàn)、兩路PWM輸出電路設計和IPM過壓保護設計等。 電流控制板的設計采用了拋物線PWM法電流控制技術，該方法能在一個開關周期內使PWM變換器輸出電流精確跟蹤電流指令值，具有電路簡單和開關頻率基本恒定等優(yōu)點。本文設計了這種電流控制技術的實現(xiàn)電路和模擬實驗方法，仿真結果和實驗結果都證明了該方法的有效性。根據(jù)所設計的IPM外