統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器電壓電流綜合檢測方法的研究

摘要：利用統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器解決了多重電壓、電流質(zhì)量問題的特性及需求。在研究有源濾波器檢測方法的基礎(chǔ)上，從理論上推導(dǎo)出一種基于對稱分量法和瞬時功率理論的統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器電壓電流檢測方法。該檢測方法將電壓補(bǔ)償量檢測的結(jié)果直接應(yīng)用與電流補(bǔ)償量的檢測中，保證了參考電流與基波正序電壓相位的一致，具有較好的補(bǔ)償效果。經(jīng)過建模仿真研究，理論分析與仿真結(jié)果驗證該方法的有效性和可行性。
關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器；檢測方法；對稱分量法；瞬時功率

統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器UPQC(Unified Power Quality Controller)是用戶電力技術(shù)(Custom Power)中的新興綜合型電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置，集電壓補(bǔ)償裝置、電流補(bǔ)償裝置和儲能裝置于一體，能同時解決多重電壓、電流質(zhì)量問題。這樣就要求UPQC能夠分別將電壓、電流各自的多重擾動量同時快速檢測出來，以作為UPQC串聯(lián)、并聯(lián)單元進(jìn)行多重電壓、電流質(zhì)量問題綜合補(bǔ)償治理的依據(jù)，而且兩者必須由同一檢測算法計算得到，如果采用各自算法得到電壓補(bǔ)償量和電流補(bǔ)償量，兩者之間沒有聯(lián)系和基準(zhǔn)，之間的不同步會造成互相干擾和系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，在APF檢測方法及各種檢測方法研究的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出基于對稱分量法和瞬時功率理論的UPQC電壓電流綜合檢測方法。

1 檢測原理
該方法首先利用對稱分量法和Park變換從三相電源電壓中提取單位基波正序電壓分量及電壓分量補(bǔ)償量，再以其為基準(zhǔn)通過瞬時無功功率理論得到所需和電流補(bǔ)償量。
1．1 求取基波正序電壓分量
三相電網(wǎng)電壓經(jīng)LPF低通濾波后提取電壓基波分量，再經(jīng)過瞬時序分解模塊提取出基波正序電壓信號。
根據(jù)電路理論及對稱分量法，對u的一階導(dǎo)數(shù)du／dt，其相量為jwU，得瞬時序分量分解公式為：

式中：θ為基波正序電壓初相角；U+為基波正序電壓幅值。
1．2 求取基波正序電壓分量幅值
由對稱分量法可知，任意三相電壓ua，ub，uc為：

式中：ua，ub，uc為三相電壓；uaf+，ubf+，ucf+為基波正序電壓分量；uaf-，ubf，ucf-為基波負(fù)序電壓分量；u0。為零序電壓分量；uan+，ubn+，ucn+為n次諧波正序電壓分量；uan-，ubn-，ucn-為n次諧波負(fù)序電壓分量?？蓪⒒闯纱螖?shù)為1的諧波，因此可將三相正序電壓分量表示為：

式中：un+為第n次諧波的正序分量的幅值；φn+則為第n次諧波的正序a相的初相角；n為正整數(shù)，其值為1的分量代表式中對應(yīng)的三相基波正序分量。