基于模块化多电平变换器的统一电能质量控制器的控制策略研究
发布时间：2020-08-06 20:58
【摘要】：统一电能质量控制器(UPQC)作为一种能同时补偿电压和电流的复合装置,主要应用于低压配电网中。为了提高UPQC运用的电压和功率等级,将模块化多电平变换器(MMC)引入到UPQC中,弥补了UPQC在高电压、大功率场合应用的空白。当MMC-UPQC拓扑确定之后,其补偿效果主要取决于控制策略,所以对其开展控制策略的研究还是很有必要的。无源控制作为一种从能量角度出发的非线性控制,通过对系统能量的重新分配,使系统误差能量函数趋近于零,达到被控量实际值跟踪期望值的目的,具有可调参数少、鲁棒性强和能保证系统全局稳定的优点。本文深入地研究了UPQC的无源控制。第1章讲述了课题的研究背景和意义,介绍了当前主要的电能质量控制技术以及UPQC发展状况,并分析了MMC运用于UPQC的优势;第2章详细地分析了MMC-UPQC的工作原理,给出了其dq0坐标系的数学模型,并介绍了适用于MMC的载波移相调制和最近电平逼近调制;第3章基于park变换给出了一种无需锁相环的补偿量检测方法,并设计了子模块电容电压均衡控制器;第4章将无源控制运用于UPQC串、并联环节的内环控制器设计中,外环先采用PI控制提供所需期望电流,为解决系统的精确数学模型无法获得的问题,外环再用鲁棒性更强的自抗扰控制代替PI控制,并对比了这两种外环控制的补偿效果;第5章对光伏储能型UPQC的控制进行了研究,使UPQC具备了光伏并网发电和中断补偿的功能,增加了装置的经济性和实用性;第6章对全文进行了总结和展望。
【学位授予单位】：北京信息科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM711
【图文】：
引入到 UPQC 中，MMC 具有输出电平调制灵活、等效开关频率高、输出电压谐波含量低等特点[6]，MMC 的引入弥补了 UPQC 在高电压、大功率场合运用的空白。1.2 电能质量控制技术近年来，学者对电能质量控制进行了深入的研究，提出了多种电能质量补偿方案[7-10]。其中以有源电力补偿方案为代表的控制技术，是目前应用最广泛的一种可控补偿技术，它是以整流器和逆变器为基础，对补偿量进行实时检测，通过一定的控制手段使变换器输出期望的电压或电流，达到补偿效果。常见的电能质量治理装置有：（1）有源电力滤波器（Active Power Quality Controller，APF），主要分为串联有源电力滤波器[11-13]和并联有源电力滤波器[14-16]两种，其基本拓扑如图 1.1 所示。串联 APF 的显著特点是变换器需通过变压器接入电网，主要对谐波电压进行补偿，由于变压器的存在大大增加了控制难度与装置成本，目前串联 APF 运用较少。而并联APF 是直接接到电网公共点处，无需变压器，主要补偿谐波、无功电流，是目前最常用的电流补偿装置，其工业化产品较成熟。
图 1.2 STATCOM 基本拓扑压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）[20-22]是通过变压器接入电网，主要是向电网注入有功功率，维如图 1.3 所示。由自身结构决定，DVR 直流侧电压不在直流侧加电源或储能环节。电压暂降是现代电网电要迅速准确地输出检测到的补偿电压期望值，要求其对较大。由于需要变压器和储能环节，目前 DVR 的成
图 1.2 STATCOM 基本拓扑压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）[20-22]是一过变压器接入电网，主要是向电网注入有功功率，维持如图 1.3 所示。由自身结构决定，DVR 直流侧电压不能在直流侧加电源或储能环节。电压暂降是现代电网电压要迅速准确地输出检测到的补偿电压期望值，要求其动较大。由于需要变压器和储能环节，目前 DVR 的成本
本文编号：2782954
【学位授予单位】：北京信息科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM711
【图文】：
引入到 UPQC 中，MMC 具有输出电平调制灵活、等效开关频率高、输出电压谐波含量低等特点[6]，MMC 的引入弥补了 UPQC 在高电压、大功率场合运用的空白。1.2 电能质量控制技术近年来，学者对电能质量控制进行了深入的研究，提出了多种电能质量补偿方案[7-10]。其中以有源电力补偿方案为代表的控制技术，是目前应用最广泛的一种可控补偿技术，它是以整流器和逆变器为基础，对补偿量进行实时检测，通过一定的控制手段使变换器输出期望的电压或电流，达到补偿效果。常见的电能质量治理装置有：（1）有源电力滤波器（Active Power Quality Controller，APF），主要分为串联有源电力滤波器[11-13]和并联有源电力滤波器[14-16]两种，其基本拓扑如图 1.1 所示。串联 APF 的显著特点是变换器需通过变压器接入电网，主要对谐波电压进行补偿，由于变压器的存在大大增加了控制难度与装置成本，目前串联 APF 运用较少。而并联APF 是直接接到电网公共点处，无需变压器，主要补偿谐波、无功电流，是目前最常用的电流补偿装置，其工业化产品较成熟。
图 1.2 STATCOM 基本拓扑压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）[20-22]是通过变压器接入电网，主要是向电网注入有功功率，维如图 1.3 所示。由自身结构决定，DVR 直流侧电压不在直流侧加电源或储能环节。电压暂降是现代电网电要迅速准确地输出检测到的补偿电压期望值，要求其对较大。由于需要变压器和储能环节，目前 DVR 的成
图 1.2 STATCOM 基本拓扑压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）[20-22]是一过变压器接入电网，主要是向电网注入有功功率，维持如图 1.3 所示。由自身结构决定，DVR 直流侧电压不能在直流侧加电源或储能环节。电压暂降是现代电网电压要迅速准确地输出检测到的补偿电压期望值，要求其动较大。由于需要变压器和储能环节，目前 DVR 的成本
【参考文献】
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2 龙云波;基于MMC的统一电能质量调节器控制策略研究[D];华北电力大学;2015年
本文编号：2782954
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