通用电能质量控制器的统一控制系统及其数字化实现183滤波电容

通用电能质量控制器的统一控制系统及其数字化实现·

通用电能质量控制器的统一控制系统及其数字化实现· 2011： A Unified Control system and Its Digital Implementation for Universal Power Quality Controller Abstract：This paper introduces a unified control system for universal power quality controller（UPQC）and its digital implementation based on DSP processor. First, the configuration and basic operation principle of the UPQC with a double-converter structure is briefly introduced. Then a unified control method to coordinately control the series converter and the parallel converter simultaneously is proposed. Accordingly, the hardware configuration of the control circuit is determined. The software design and realization is also detailed. Experimental results on a prototype UPQC are provided in the end. It is verified that the proposed control method and control system implementation fully meet the requirement and ensure the good performance of the UPQC. Key words：universal power quality controller（UPQC） control system 1 引 言 电能质量及其控制技术是当前电工领域的研究热点。本文研究的具有双变流器结构的通用电能质量控制器（Universal Power Quality Controller －UPQC）可以快速补偿供电电压中的突升或突降、波动和闪变、不平衡、谐波、短时中断以及负载的谐波和无功电流。 它既可以防止非正常负荷对系统的影响，又可用于防止系统电能质量问题对负荷的影响，具有双向补偿的功能[1,2]。 UPQC的双变流器既有各自不同的分工，又为共同目的协调控制，并通过公共的直流侧相联系，因此如何进行双变流器的协调统一控制是UPQC关键问题之一。本文提出了一种针对UPQC的统一控制方法，并介绍其数字化的实现。 本文实现的数字化控制系统是采用以DSP芯片为核心的模数混合控制系统。该系统结合模拟和数字电路的各自特点，基于成本和控制技术成熟性的考虑，没有盲目的追求全数字化控制，而是采用DSP来实现UPQC的核心控制算法，采用模拟电路来实现电流电压跟踪控制的混和控制方案，经实验证明，该控制系统在确保满足UPQC对实时性要求的同时，充分发挥了模数混合控制的诸多优点。2 UPQC的结构、原理和统一控制方法 图1是通用电能质量控制装置的系统结构和原理图，它由一个串联在公共母线的进线上的变流器（串联补偿器）和一个并联在进线上的变流器（并联补偿器）组成，二者共用一个直流环节。靠近电源侧的串联补偿器可以等效为一个受控电压源，补偿来自电网侧的电压谐波和抑制电压波动，提高供电电压质量和可靠性。并联补偿器则靠近负载侧，可以等效为一个受控电流源，向电网注入与负载谐波和无功电流大小相等而方向相反的电流，抑制各种非线性、冲击性负载电流对电网的影响。通用电能质量控制器直流母线电容电压的稳定，由并联补偿器从电网吸收或释放有功功率来维持。 · 国家自然科学基金项目（59907004） 　 图1 UPQC系统基本结构图 图2 UPQC系统等效原理图 图2给出了UPQC系统的一个等效电路图，图中各下标的含义是，S表示电网，L表示负荷，f表示基波，h表示谐波，AF表示电能质量控制器。图中uAF和iAF分别表示UPQC等效为的受控电压源和受控电流源。我们希望负荷侧得到一个稳定的电压uL，且不含谐波成分，如果电源电压含有谐波uS h和幅值低于负荷需要的稳定电压uL时，UPQC的串联补偿器部分就需要对此进行补偿，这个原理可以用一个公式描述如下： （1）&nb

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