配网用户改进型UPQC拓扑结构及控制策略研究

发布时间：2017-09-05 11:04

  本文关键词：配网用户改进型UPQC拓扑结构及控制策略研究

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【摘要】：随着智能电网和智能变电站的迅速发展,其配网用户的结构和电力负荷也变得日益复杂,多种电能质量问题严重影响了智能电网用户的供电可靠性,使得电能质量控制技术的研究成为智能电网发展的重要环节。统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner -UPQC)是具有综合电能质量控制能力的新型装置,能够同时解决配网用户多种电能质量问题,符合智能电网实时控制、综合控制发展要求,具有广阔发展前景。本文在介绍有源电力滤波器工作原理的基础上引入UPQC概念,重点介绍分析UPQC的主电路结构和衍生结构。在此基础上本文设计了一种既具有电源电压动态调节、动态无功补偿、谐波滤除等综合电能质量调节功能,又可作为动态不间断电源和直流负荷充电站的配网用户改进型UPQC,并从主电路结构、综合调节功能及工作原理方面对其组成单元进行数学建模并对系统功率流动特性进行深入分析。由于在电压电流检测过程中必须时刻要求电源参考电流的相位跟踪基波正序电压,本文针对基于Park变换的检测方法进行改进,使其省去锁相环节,得到电压电流综合检测方法,它能够将电压检测的结果直接用于电流谐波和无功的检测中,使电源参考电流一直跟踪基波正序电压相位,电流检测无需对三相电压进行锁相,取消传统检测方法中针对三相电压锁相环节,避免由此带来的检测误差,并根据工程背景搭建仿真模型进行验证,证明了本文所采用方法能够实现电压、电流补偿量的良好检测效果。改进型UPQC控制策略是实现检测量完全补偿的关键,主要包含并联和串联部分的控制。针对当前控制方法存在开关频率不固定和补偿误差大等缺点进行改进,并联和串联部分分别采用定时滞环比较控制和空间电压矢量控制,并对两种控制策略在改进型UPQC系统中的应用展开深入研究,使得控制策略可靠性更高、响应速度更快、补偿效果更好。最后在电压、电流综合检测基础上,针对当前控制方法和本文改进控制方法进行仿真对比,验证了本文所采用主电路拓扑结构及检测和控制方法的有效性。本文通过对改进型UPQC主电路拓扑结构进行设计,对检测方法和控制方法的研究与改进,从装置的电能质量综合补偿功能,直流储能单元的充放电功能及快速、高效检测和控制方法等方面使其更加适用于国网河北临漳县供电公司贾口110kV智能变电站配网用户电能质量控制工程应用实际。
【关键词】：电能质量 改进型UPQC 拓扑结构 Park变换 矢量控制
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-13
• 1.1.1 智能电网及其发展前景9
• 1.1.2 配网用户实际电能质量问题调研分析9-12
• 1.1.3 电能质量控制技术研究现状12-13
• 1.2 统一电能质量调节器(UPQC)的提出及研究现状13-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-17
• 第二章 改进型UPQC主电路拓扑结构及工作原理17-39
• 2.1 有源滤波器的拓扑结构及其工作原理17-22
• 2.1.1 有源电力滤波器的基本拓扑结构17-20
• 2.1.2 有源电力滤波器的工作原理20-22
• 2.2 UPQC的拓扑结构及其工作原理22-29
• 2.2.1 UPQC的基本拓扑结构23-25
• 2.2.2 改进型UPQC的拓扑结构及其多重电能质量调节功能25-28
• 2.2.3 改进型UPQC系统组成28-29
• 2.3 改进型UPQC空间数学模型建立29-33
• 2.3.1 改进型UPQC串、并联换流桥建模29-31
• 2.3.2 改进型UPQC直流储能单元建模31-33
• 2.4 改进型UPQC的补偿原理及功率流动分析33-37
• 2.4.1 改进型UPQC补偿原理33
• 2.4.2 改进型UPQC功率流动分析33-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第三章 改进型UPQC综合检测方法的改进39-57
• 3.1 典型的改进型UPQC检测方法概述39-40
• 3.2 瞬时无功功率理论的检测方法40-44
• 3.2.1 瞬时无功功率理论概述40-42
• 3.2.2 基于瞬时无功功率理论的p-q检测方法42-43
• 3.2.3 基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q检测法43-44
• 3.3 基于Park变换的改进型UPQC检测方法的改进44-50
• 3.3.1 基于Park检测方法的改进原理45-48
• 3.3.2 改进型UPQC综合检测实现方法48-49
• 3.3.3 改进型UPQC电压电流综合检测的原理框图49-50
• 3.4 仿真分析50-55
• 3.4.1 仿真软件的介绍50
• 3.4.2 仿真系统的参数50-52
• 3.4.3 仿真结果及其分析52-55
• 3.5 本章小结55-57
• 第四章 改进型UPQC的控制策略57-67
• 4.1 改进型UPQC的控制方法57-58
• 4.2 滞环控制和三角载波比较控制58-60
• 4.2.1 改进型UPQC并联侧滞环电流比较控制58-59
• 4.2.2 改进型UPQC串联侧三角载波PWM控制59-60
• 4.3 改进型UPQC并联侧时钟定时控制的滞环PWM控制策略60-61
• 4.4 改进型UPQC串联侧电压空间矢量控制策略61-65
• 4.5 改进型UPQC直流储能单元控制策略65-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第五章 仿真分析67-79
• 5.1 改进型UPQC仿真模型67-68
• 5.2 采用滞环控制和三角载波控制的仿真68-72
• 5.3 采用时钟定时控制的滞环控制和空间矢量控制策略的仿真72-77
• 5.4 直流储能单元控制策略仿真77-78
• 5.5 本章小结78-79
• 第六章 结论79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-87
• 攻读学位期间发表的学术论文目录87

【参考文献】

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本文编号：797584