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基于晶闸管与超级电容的改进型多模块并联UPQC的研究

倪超  
【摘要】:随着工业的快速发展,社会对电网电能质量的要求也日趋严格,为了改善更多电能质量问题,在缩减UPQC装置体积并拓展功能的基础上,本文设计了一套基于双向晶闸管与超级电容的新型多模块并联UPQC,兼具谐波电流和无功补偿能力以及动态电压恢复。本文首先研究了三相四线制UPQC的拓扑和数学模型,去掉UPQC串联模块部分只保留并联模块补偿电流,衍生出三种工作模式:APF、强制关断与UPS模式。本文设计的系统在APF模式下采用ip-iq检测算法,控制算法上选用PI控制与重复控制相结合的控制策略。电压暂降的检测上采用瞬时电压分解法并验证了其有效性,随后分析了双向晶闸管关断特性,在双向晶闸管两侧并联RC缓冲电路的基础上,设计了利用逆变器产生反压来强制关断的策略并在仿真中验证了其有效性。本文针对APF与UPS模式下的环流均流分别进行控制,UPS模式下均流与环流采用无互联线的下垂控制方法。直流侧选用一种隔离型对称半桥DC/DC变换电路用以连接逆变器与超级电容,作为能量转换模块双向控制。并分析了DC/DC双向变换器稳态换流过程,设计了基于移相控制的闭环控制系统并在仿真中验证其双向变换功能。本文最后对提出的新型并联储能UPQC进行建模仿真,对APF模式、强制关断过程、UPS模式进行多模块并联仿真验证。模拟了电压波动故障,验证了整体并联系统中储能环节保障了直流电压的稳定,系统能很好的补偿电流电压,保证了电流质量与电压暂降故障下的电压质量。


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