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8 篇 南京南瑞继保电气...
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5 篇 华东交通大学
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作者

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统一电能质量调节器畸变量检测及跟踪控制策略研究

统一电能质量调节器畸变量检测及跟踪控制策略研究

引用

作者：王静山东大学

学位级别：硕士

随着时代的进步,电能在社会生产和人们的日常生活中发挥的作用越来越大。随着多元化负荷的不断使用,由非线性负载引起的电能质量问题不断增多；与此同时,随着新兴电子设备的不断出现,人们对电能质量的要求不断提高,高质量的电能已经成... 详细信息

随着时代的进步,电能在社会生产和人们的日常生活中发挥的作用越来越大。随着多元化负荷的不断使用,由非线性负载引起的电能质量问题不断增多；与此同时,随着新兴电子设备的不断出现,人们对电能质量的要求不断提高,高质量的电能已经成为时代的需求。因此,能够同时处理多种电能质量问题的统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC),得到越来越多人的关注与研究。在学习和查阅了大量的相关文献与资料之后,本文首先对当前电能质量问题产生的原因、类型、危害及改善电能质量的电力电子装置的特点进行了详细介绍；进而深入分析了UPQC各模块的工作机理及出现常见电压变化时系统内部功率流动的情况,并基于开关函数对UPQC的串联侧电压补偿模块、并联侧电流补偿模块、直流侧储能模块建立了数学模型,作为后文检测算法和控制策略的数学依据。最后对UPQC的两个重要环节,同时也是本文的研究重点——畸变量检测与补偿量跟踪控制进行了全面的分析。UPQC的畸变量检测包括电网电压畸变量检测和电网电流畸变量检测。基于瞬时无功功率的p-q法和ip-iq法的电流畸变量检测算法,在电网电压发生畸变的情况下,不能准确的检测电流畸变量。UPQC的电压畸变量和电流畸变量检测必须在统一的基准下同时检测,才能确保UPQC的电压补偿与电流补偿同步。鉴于此,重点分析了改进的p-q畸变量综合检测算法和基于同步旋转坐标变换的畸变量综合检测算法,这两种算法均能同时准确地检测出电压畸变量与电流畸变量。UPQC的补偿量跟踪控制包括补偿电压跟踪控制和补偿电流跟踪控制。本文首先分析了滞环控制与电压空间矢量控制,鉴于滞环控制存在开关频率不固定及三相电压电流分别控制易引起相间干扰的缺点,给出了两种分别适用于UPQC串联侧电压补偿和UPQC并联侧电流补偿的基于电压空间矢量的补偿量跟踪控制策略。串联侧电压补偿模块是通过控制电压量来补偿电压量,为线性约束关系,在每个开关周期内选用UPQC串联侧变流器输出的两个非零电压矢量,通过控制各自的有效作用时间,精确合成补偿电压矢量。并联侧电流补偿模块是通过调节电压量来控制补偿电流量的变化率,为非线性约束关系,采用在每个开关周期内,在UPQC并联侧变流器输出的电压矢量中,选择一个最优电压矢量。同时,为了提高工作效率,先把补偿电流与指令电流的差值通过恒频滞环过滤,只有在差值大于环宽的情况下,才启动基于电压空间矢量的电流补偿,否则并联侧变流器各开关管保持上一个开关周期状态工作。通过PSIM9.0,对控制策略进行了仿真,仿真结果证明该控制策略对于UPQC是有效的。本文最后对UPQC实验平台的基本硬件电路进行了初步设计,并对系统主程序设计思想及总体结构进行了分析,给出了相关的程序流程图。

关键词：统一电能质量调节器电能质量畸变量检测跟踪控制电压空间矢量

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统一电能质量调节器关键技术的研究

统一电能质量调节器关键技术的研究

引用

作者：苏晓鹏桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着科技的进步，电能作为重要能源，在社会生产中得到了普遍的利用。国民经济的整体效益直接与电能质量的好坏紧密相关。统一电能质量调节器（UPQC）是一种针对电能质量的综合性调节设备，可以同时有效地解决多种电能质量问题。在电能... 详细信息

随着科技的进步，电能作为重要能源，在社会生产中得到了普遍的利用。国民经济的整体效益直接与电能质量的好坏紧密相关。统一电能质量调节器（UPQC）是一种针对电能质量的综合性调节设备，可以同时有效地解决多种电能质量问题。在电能质量问题日益突出的今天，统一电能质量调节器势必受到科研工作者的广泛关注。　　本文在对国内外文献进行分析研究的基础上，归纳了电能质量问题的产生原因、危害和相应的解决方法，并对当前UPQC研究的现状和未来发展的趋势作了具体地论述。通过对UPQC的拓扑结构和工作原理的剖析，建立了UPQC的数学模型，为后续检测方法和控制策略的研究奠定了基础。　　指令信号的提取方法是决定UPQC补偿性能优劣的重要因素，本文提出一种基于谐振衰减控制器的指令信号检测方法，并针对该方法的原理和实现过程进行了具体论述。通过与经典的基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法进行对比，结果表明基于谐振衰减控制器的指令信号检测方法可以对补偿指令信号实行准确地检测，并且在负载电流突变的过程中，显示出了良好的动态响应能力。　　逆变电路的控制方法是决定UPQC能否完成补偿任务的关键，本文在对各种控制策略研究的基础上，针对UPQC串联侧补偿单元，选择采用滞环比较控制策略，而对并联侧补偿单元，则选择采用了基于空间矢量脉宽调制的控制方式。　　在MATLAB/Simulink仿真平台上，针对基于谐振衰减控制器的指令信号检测方法和逆变电路的控制策略，建立了UPQC整体仿真模型，并对各个模块的建立进行了详细地说明。通过设定不同的条件，对UPQC的补偿性能进行仿真分析，验证了本文所研究理论的正确性和可行性。

关键词：统一电能质量调节器拓扑结构谐振衰减控制器滞环比较控制

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统一电能质量调节器检测和控制方法的研究

统一电能质量调节器检测和控制方法的研究

引用

作者：原峰郑州大学

学位级别：硕士

随着负荷的构成成分出现了新的变化,电能质量问题越来越突出,统一电能质量调节器(UPQC)能够解决多种电压电流质量问题,既可改善电网侧的电流质量问题,避免负载电流的污染,又可改善负载侧的电压质量问题,满足负载要求。本文将针对三相UPQ... 详细信息

随着负荷的构成成分出现了新的变化,电能质量问题越来越突出,统一电能质量调节器(UPQC)能够解决多种电压电流质量问题,既可改善电网侧的电流质量问题,避免负载电流的污染,又可改善负载侧的电压质量问题,满足负载要求。本文将针对三相UPQC系统进行研究。本文首先介绍了三相UPQC系统的主电路拓扑结构,选取了间接控制作为系统的补偿方式,并对其工作原理进行了详细的描述。针对串、并联变流器之间的协调控制问题,分析了系统在补偿过程中内部功率流动情况,同时对系统的补偿容量进行了设计。在信号检测方面,对比了系统几种常用的信号检测方法,针对滑窗DFT算法在系统电压发生频率偏移时出现的频谱泄露与相位偏差问题,提出了改进的滑窗DFT信号检测方法,减少了因频率偏移而产生的误差,缩短了过渡时间。在控制方面,对UPQC系统的跟踪控制方式和控制策略进行了分析,将SPWM方法作为本文的PWM控制方法,由于本文的信号检测方法不需要对信号解耦而PI控制方法对交流信号又无法实现无静差控制,则采用了改进的基于PR控制的电压电流双环控制方法,提升了稳态精度。然后对系统的串联部分和并联部分单独进行了分析,建立了各自的数学模型,并搭建了Matlab/Simulink仿真模型,仿真分析结果证明了本文采用的检测方法和控制方法的有效性。最后,对UPQC系统元件参数进行了优化,在变流器交流侧加入了阻尼电阻,搭建了系统模型,对6种不同工况下系统的补偿能力以及两部分间的有功功率流动情况进行仿真分析,并给出了相应的波形,其仿真结果验证了系统内部功率流动理论的正确性,表明了本文所提出的信号检测方法以及补偿控制策略具有可行性,可有效补偿三相电压不平衡、电压电流畸变、电压上升与跌落等电能质量问题,从而得到很好的电网电压和负载电流的补偿效果。

关键词：统一电能质量调节器滑窗DFT 谐波无功 PR控制

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统一电能质量调节器测控方法的研究

统一电能质量调节器测控方法的研究

引用

作者：辛爱芹天津大学

学位级别：硕士

电力电子技术的发展一方面给电能变换和应用带来了方便,另一方面带来了电能质量问题。例如:谐波污染、无功问题、三相不平衡、电压波动、电压骤降等。有源滤波技术在改善电能质量中得到了广泛的应用,其中统一电能质量调节器（UPQC）不... 详细信息

电力电子技术的发展一方面给电能变换和应用带来了方便,另一方面带来了电能质量问题。例如:谐波污染、无功问题、三相不平衡、电压波动、电压骤降等。有源滤波技术在改善电能质量中得到了广泛的应用,其中统一电能质量调节器（UPQC）不仅能够实现畸变波形的补偿,而且能够实现动态电压恢复。本文将统一电能质量调节器分为电压补偿部分和电流补偿部分,探索了一种新的拓扑结构及其控制方法。本文的主要内容有: 电压补偿主电路采用电压源型逆变器通过单相升压变压器串联接入电网,电流补偿主电路设计了一种三相切换电容主电路并联接入电网,这样的拓扑结构电压补偿部分需要的直流电压较小,相应的电容也会减小,且切换电容电路中的电感、电容远比电压源型逆变器主电路的小,因此大大减小了UPQC的体积与成本。研究了一种UPQC补偿参考信号与电网电压的软件同步的方法,以简化硬件电路设计。软件算法是基于傅立叶分析和对称分量法得到相电压单位基波分量或基波正序分量,以此作为电压补偿和电流补偿共同的同步信号,以实现两者的同步协调。电压补偿部分采用人为设定负载期望有效值的方法进一步获得标准电压信号,从而获得电压补偿参考信号,而电流补偿部分采用瞬时无功功率理论的ip-iq运算方式获得电流标准信号,从而获得电流补偿参考信号。电压补偿控制策略是一种简单快速SVPWM方法;电流补偿控制策略探索了一种神经网络滞环控制。在Matlab的Simulink仿真环境下,建立了仿真模型,仿真结果显示此种策略的统一电能质量调节器控制效果良好。

关键词：电能质量统一电能质量调节器有源电力滤波器电压补偿电流补偿

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统一电能质量调节器串联补偿单元检测控制方法及策略研究

统一电能质量调节器串联补偿单元检测控制方法及策略研究

引用

作者：高婷婷天津大学

学位级别：硕士

统一电能质量调节器UPQC作为一种新型电能质量改善装置,成为近几年电力电子领域研究的热点,其并联补偿单元用于补偿负载无功电流和谐波电流,串联补偿单元用于抑制电网电压跌落、上升、三相不平衡以及谐波等。实验室前期工作对UPQC并联... 详细信息

统一电能质量调节器UPQC作为一种新型电能质量改善装置,成为近几年电力电子领域研究的热点,其并联补偿单元用于补偿负载无功电流和谐波电流,串联补偿单元用于抑制电网电压跌落、上升、三相不平衡以及谐波等。实验室前期工作对UPQC并联补偿单元进行了研究,并取得了一定的成果,在此基础上,本文重点研究串联补偿单元的电压补偿策略、检测方法、控制方法及控制策略。本文分析了UPQC的三相三线制和三相四线制两种主电路结构、原理及其适用范围。在分析能量流动的基础上,本文研究了完全电压补偿、同相电压补偿和最小能量补偿三种电压补偿策略,并研究了特定补偿策略下的基于同步坐标变换的电压检测方法,在实现检测算法的基础上分析了不同补偿策略的补偿效果和能量流动控制情况。本文采用了电压滞环跟踪控制方法,该方法能够实现对不同电压畸变问题的补偿,但控制精度和抗扰动能力还有待提高。为了进一步完善控制效果,本文采用了单周控制方法,该方法能在一个周期内消除稳态误差,控制精度高,动态跟踪性好,抗干扰能力强。考虑到串联变压器内阻和漏抗对补偿效果的影响,本文研究了开环控制、闭环控制和复合控制三种控制策略,仿真证明了复合控制策略能够有效地消除变压器内阻和漏抗对补偿效果的影响。本文设计了串联变压器、滤波电路、直流储能单元等主电路参数以及电压检测电路、采样周期信号发生电路等控制电路原理图,编写了主程序以及中断服务子程序流程图,并进行了部分实验研究。

关键词：统一电能质量调节器串联补偿单元完全电压补偿最小能量补偿滞环控制单周控制复合控制

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统一电能质量调节器的优化控制策略研究

统一电能质量调节器的优化控制策略研究

引用

作者：刘连颖辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

电力电子技术随着现代科技的提高而极速的发展,虽然给电能的使用带来了很多好处,但它也对电能质量造成了严重污染。因此,各种电能质量补偿器应运而生。其中的统一电能质量调节器(UPQC),是一种能够综合治理电能质量的补偿器,改变传统分... 详细信息

电力电子技术随着现代科技的提高而极速的发展,虽然给电能的使用带来了很多好处,但它也对电能质量造成了严重污染。因此,各种电能质量补偿器应运而生。其中的统一电能质量调节器(UPQC),是一种能够综合治理电能质量的补偿器,改变传统分别治理电压电流的控制方式,实现统一治理电网中畸变的电压与电流。当今的科技飞速发展,精密敏感非线性负载也随之发展迅速,电能质量的问题也将会与日俱增,对UPQC的研究有着很好的实际意义。本文首先介绍了UPQC的研究现状和检测方法,之后详细介绍了UPQC的现有控制方法,并指出了目前控制方法所存在的问题。之后,针对所提出的问题,提出一种数学模型,既考虑UPQC串联部分与并联部分之间的耦合作用,又将UPQC.电网和负载统一联系起来的一个数学模型,在此基础上设计控制器,使电压补偿和电流补偿统一协调进行,同时消除了串联单元与并联单元之间的干扰,提高了系统的补偿性能。针对所设计的UPQC控制方法,进行Matlab/Simulink仿真并搭建实验平台进行验证。根据方针和实验结果,证明所设计的系统具有更好的鲁棒性和稳定性。

关键词：统一电能质量调节器非线性耦合系统逆系统解耦变结构控制

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统一电能质量调节器畸变量检测算法的研究

统一电能质量调节器畸变量检测算法的研究

引用

作者：王浩然太原科技大学

学位级别：硕士

电能作为一种二次能源,它以清洁高效、输送效率高、使用便捷的优点成为当今社会最主要的能源形式。由于电能传输的快捷性和使用的方便性,它的使用已经遍及各个机构和领域,是人类生活中不可或缺的一部分。因此,用户对电能质量的要求也越... 详细信息

电能作为一种二次能源,它以清洁高效、输送效率高、使用便捷的优点成为当今社会最主要的能源形式。由于电能传输的快捷性和使用的方便性,它的使用已经遍及各个机构和领域,是人类生活中不可或缺的一部分。因此,用户对电能质量的要求也越来越高。统一电能质量调节器(Unified Power Quality Controller,UPQC)作为一种综合性的电能质量调节装置,能够对电网中出现的电压和电流问题进行集中化的调节,成为了当前热门的研究课题。本文首先对UPQC的工作原理和拓扑结构进行介绍,研究了单相UPQC、三相三线制和三相四线制三种拓扑结构,对其串、并联补偿单元建立了数学模型,并分析了UPQC的工作特性及其在不同电压条件下内部功率的流动情况。其次,分析和比较了传统UPQC中常用的指令信号检测算法和控制策略,针对传统锁相环在电压畸变的情况下无法对电压准确锁相的问题,论文采用了解耦双同步坐标变换锁相环进行改进,消除了畸变电压中负序分量的影响,在电压条件恶劣的情况下能够对电压准确锁相。再次,针对传统谐波检测法计算过程复杂,其中涉及多次坐标变换,并且只能单一的对电压或者电流畸变量进行检测的缺陷。本文提出了一种基于有效值的综合检测方法,在传统的有效值谐波电流检测方法中加入了谐波电压检测环节,并对近似计算所的产生的误差设计了补偿模块,提高了检测的准确性,实现了电流、电压同步检测。最后,在电压畸变的情况下,对本文设计的有效值综合检测方法进行了仿真,并与传统检测方法进行对比。仿真结果显示,在电压条件恶劣的情况下,采用本文所提出的检测方法,能够实现UPQC对电网中畸变量的稳定补偿。在仿真研究的基础上对检测算法分别进行了软、硬件在环测试,进一步验证了检测算法的可行性。

关键词：电能质量统一电能质量调节器基波正序电压谐波电压检测有效值综合检测法

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统一电能质量调节器及其控制策略研究

统一电能质量调节器及其控制策略研究

引用

作者：叶雅阁南京信息工程大学

学位级别：硕士

在国家“双碳”战略目标的背景下,新能源得到蓬勃发展,而随着大量的分布式能源投入使用,也衍生出了一系列问题。在分布式能源并网系统中,由于大量非线性负载的运行,其在工作时产生的谐波造成了同一网络的其他负载被影响,且由于分布式能... 详细信息

在国家“双碳”战略目标的背景下,新能源得到蓬勃发展,而随着大量的分布式能源投入使用,也衍生出了一系列问题。在分布式能源并网系统中,由于大量非线性负载的运行,其在工作时产生的谐波造成了同一网络的其他负载被影响,且由于分布式能源自身特性,在发电时易受到环境因素干扰导致输出电能的效率、质量不佳。因此,伴随复杂、敏感负载的在系统中的使用也愈渐增加,如何提升含分布式能源并网系统的电能质量以及保障用户侧负载稳定运行有着重要意义。本文以上述为背景,以改善含分布式能源并网系统的电能质量为目标,引入统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC)对该系统进行综合电能质量治理,并基于UPQC展开了深入研究。首先,本文介绍了UPQC的应用场景,对UPQC的拓扑结构与工作原理进行了阐述,并根据控制目标进行滤波元件、变压器变比、直流侧电压值与电容值设计,最终对系统进行了详细的功率流动分析。其次,对UPQC串联侧建立了数学模型,依托数学模型对UPQC串联侧使用前馈控制、复合前馈控制策略的系统性能进行对比分析,提出了一种基于复合前馈控制的改进方法,从传递函数角度分析了其优势;在UPQC并联侧提出一种RDFT+SOGI指令电流提取方法,基于该方法构建了锁相环并对其进行了理论推导与阐述分析,最终,设计了直流母线稳压、谐波、无功及负序补偿的双闭环控制策略。最后,根据提出的系统搭建半实物与实物实验平台,给出了其系统参数并介绍了工作原理、采样点。利用实验平台,针对UPQC分别在电压波动、含谐波、非线性负载扰动工况下对比所提出的串联侧控制策略效果,在并联侧进行了RDFT+SOGI锁相效果验证,以及电压跌落工况下的直流母线稳压、谐波补偿、无功及负序补偿实验。进一步证明了提出的控制策略在含分布式能源并网系统的电能质量治理能力。

关键词：分布式能源电能质量统一电能质量调节器控制策略

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统一电能质量调节器谐波检测与控制策略的仿真

统一电能质量调节器谐波检测与控制策略的仿真

引用

作者：卞清荣太原科技大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的发展，各种精密仪器的使用不断增加，相应带来了多种电能质量问题。例如：欠电压、电压跌落、谐波污染、电压上升、过电压、电源频率变化、电压波动或闪变、电压不平衡等。目前，实践证明有源滤波技术能有效改善电能... 详细信息

随着电力电子技术的发展，各种精密仪器的使用不断增加，相应带来了多种电能质量问题。例如：欠电压、电压跌落、谐波污染、电压上升、过电压、电源频率变化、电压波动或闪变、电压不平衡等。目前，实践证明有源滤波技术能有效改善电能质量，其中的UPQC可以合理解决多种电能质量问题，既可以使得畸变波形得到补偿，也可以起到动态电压恢复器的作用，成为当前的研究热门。本文首先阐述了UPQC的研究背景和意义，接着阐述了拓扑结构的类型及特点，最后论述了当前比较关注的联合控制方法，由于现存的理论分析过于复杂，本文采用了分别控制的思想，补偿效果也能满足要求。在了解系统结构和工作原理的基础上，对比了几种常用检测方法，最后选用了适合于UPQC指令信号检测的dq0法；本文重点放在了控制方法的研究上，通过对目前广泛使用的几种跟踪型PWM控制方式的比对，采用了双向定时控制瞬时值比较法补偿UPQC并联单元的谐波电流，其克服了传统单向定时控制瞬时值比较法局部稳定性的缺点；UPQC串联单元的控制方法采用的是改进的空间电压矢量法，简化了运算，提高了系统的补偿精度。最后，当电网发生过电压或欠电压、电压短时跌落、负载突变等问题时，使统一电能质量调节器、串联APF和并联APF分别补偿上述问题。仿真试验结论验证了UPQC兼具并联型APF和串联型APF两者优势，具有较好的补偿特性，可以综合解决电力系统中的很多电能质量问题。

关键词：电能质量统一电能质量调节器电流补偿电压补偿仿真

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统一电能质量调节器在主动配电网中的应用及其控制策略研究

统一电能质量调节器在主动配电网中的应用及其控制策略研究

引用

作者：袁帅山东大学

学位级别：硕士

在主动配电网中,统一电能质量调节器能够综合解决配电网的各种电能质量问题,是主动配电网调控技术的有力补充,影响着整个主动配电网的稳定运行。同时统一电能质量调节器也是面向用户侧的分布式终端,它的补偿工作性能影响着用户供电电能... 详细信息

在主动配电网中,统一电能质量调节器能够综合解决配电网的各种电能质量问题,是主动配电网调控技术的有力补充,影响着整个主动配电网的稳定运行。同时统一电能质量调节器也是面向用户侧的分布式终端,它的补偿工作性能影响着用户供电电能质量,尤其是敏感设备的安全供电。因此针对统一电能质量调节器的研究至关重要。传统统一电能质量调节器在实际应用中具有结构复杂、重量大、造价高等缺点,且难以补偿深度跌落、谐波成分等现状,本课题提出一种单相无隔离变压器UPQC的拓扑结构,并在此基础上做了如下工作:首先,深入研究了单相无隔离变压器的UPQC拓扑结构,在此基础上分别对串、并联侧及直流侧建立了数学模型,分析该拓扑补偿工作时的功率流动,并推导出直流母线纹波产生机理,据此进行直流母线电容设计。其次,研究了统一电能质量调节器的串联补偿控制方法,提出了基于最小电流注入法的电压暂降补偿方法与无谐波检测环节的电压暂降谐波协同补偿控制策略。其可以在不超过串联侧变流器最大输出电流限值的情况下,补偿电网电压深度跌落,拓宽了暂降补偿范围。使得统一电能质量调节器可以高效补偿电网电压谐波分量,提高负载侧电能质量,最大限度地利用了统一电能质量调节器的串补能力,保证负载的持续稳定供电。并通过仿真对比与分析,验证了所提控制方法的可行性。再次,对并联侧谐波检测算法中存在的直流分量检测困难问题进行了研究,分析对比了基于瞬时无功功率理论的传统电流谐波提取算法,并在此基础上提出了基于三阶+二阶广义积分器的谐波提取控制算法,其可以有效抑制电网电流中直流分量对谐波检测的干扰。同时针对无隔离变压器半桥结构UPQC拓扑直流母线纹波问题,提出了基于PIR控制器的直流母线控制算法。仿真结果证明了该控制方法可以实现特定次谐波电流的补偿与直流母线电压的无波动稳定控制。最后,对单相无隔离变压器结构统一电能质量调节器的硬件电路设计和软件控制算法进行了较为详细的分析,并通过仿真和RTLab实验,验证所提策略。

关键词：统一电能质量调节器无隔离变压器电压暂降深度跌落谐波检测

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