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1、分类号_ 密级_U D C _硕士学位论文电能质量控制器串联变换器的设计与实现学位申请人：唐 军学科专业：电力电子与电力传动指导教师：荫福教授 勋 博士论文答辩日期 学位授予日期答辩委员会主席 评阅人 / A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the RequirementsFor the Degree of Master of EngineeringDesign and Realization of the Series Converter of UPQCCandidate:Jun TangMajor:Power Electronics &
2、 Electrical DriveSupervisor:Prof. Yinfu Yang Dr.Xun LiHuazhongUniversity of Science and TechnologyWuhan, Hubei P.R. China 430074April, 2006独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作与取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律效果由本人承担。 学位论文作者签名：唐军 日期： 20
3、06年 4月 21 日学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在 年解密后适用本授权书。不保密。 本论文属于 （请在以上方框打“”） 学位论文作者签名：唐军 指导教师签名： 日期：2006 年4月20日 摘要随着现代科技和工业技术的发展，电能质量成为电力系统、电力用户、电力设备生产商等各个方面共同关心的问题。基于电力电子技术面向配电系统的F
4、ACTS技术（DFACTS）用户电力技术（CUSPOW）成为解决电能质量问题有效手段。本文主要容是关于三相四线制电能质量控制器（UPQC）系统的串联变流器的研究，进行了以下研究工作。首先，根据电能质量控制器系统的功率电路与功能要求，分析了其工作原理，并且选择三相四线制的UPQC系统作为研究对象。其次，分别在静止ABC与空间旋转dq0坐标系下建立了电能质量控制器的串联变流器的数学模型，指出三相四线制的串联变流器在三相坐标系下的独立性以与dq0坐标系下0轴独立于dq轴的特性。讨论了串联变流器在理想电网电压下的控制与非理想电网电压下的控制问题。为抑制电网电压不平衡与谐波的影响，提出了两种有效的控制策
5、略：三相ABC独立控制、基于SFR的dq0轴控制。介绍了一种基于MATLAB SIMULINK仿真环境的电路模型仿真技术，并通过仿真验证以上控制方案的有效性。最后，给出10kVA三相四线制UPQC串联变流器实验装置的硬件电路设计和控制系统设计，分别对串联变流器单独运行和串联变流器在UPQC系统中运行的各种工况下的运行进行了实验研究。验证了统一电能质量调节器的串联变流器改善电网侧电能质量有效性。关键词：统一电能质量调节器(UPQC)串联变流器 ABC 独立控制 dq0轴控制Abstract With the development of morden science and industy ,p
6、ower system 、customer、power facility producer are all concerned with the power quality problem .DFACTS system ,which is based on the technology of power electronics for power distribution area has become an effective measure to solve power quality problem. The series converter of a three phase four
7、wire UPQC system is studied in this thesis ,the main content of this paper as listed below. Firstly, based on the power circuit and system performance of the series converter of UPQC,the operation principle of the system is analyzed. Then ,according the demand of this paper , three phase four wire U
8、PQC system is chosed as the study object.Secondly,themathematical models of series converter of UPQC are established in ABC frame and dq0 frame.Themodels show that each phase of the three-phase four-wire series converter is individual inABC frame and 0 axis is independent of dq axis in synchronous f
9、rame. The control strategiesfor series converter are discussed with ideal or non-ideal input voltage. For suppressing the influences of non-ideal input voltage, three effective controlmethods are introduced. The first is three-phase ABC individual control, the second is dq0 axiscontrol, the third is
10、 the harmonic of input voltage forward feedback control. Based on MATLABSIMULINK environment, a circuit modeling simulating method is introduced. Finally, Finally, a 10kVA power circuit of the series converter of the three-phase four-wire UPQC and its coordinated control system based on DSP is desig
11、ned . A large number of experimental results are obtained when the series converter operate by itself and in the UPQC system,the results prove that the series converter can effectively improve the current quality of power system .Keywords: three phase four wire unified power quality conditioner(UPQC
12、)Series converterthree-phase ABC individual controldq0 axiscontrol目录摘要.IABSTRACT.II1 绪论1.1电力电子技术在电力系统中的应用.11.2 电能质量控制.31.3 用于电能质量控制的用户电力技术.31.4 本课题研究的必要性和研究容.82统一电能质量控制器（UPQC）的工作原理2.1 UPQC系统主电路.92.2 UPQC系统的工作原理.102.3 UPQC系统的等效电路模型.132.4 UPQC系统的控制方案.153串联变流器的控制和仿真3.1串联变流器的数学模型.17 3.2理想电网电压下串联变流器的控制.2
13、23.3非理想电网电压下串联变流器的控制.283.4锁相环.32 3.5串联变流器控制仿真建模和仿真分析.334 串联变流器设计与其控制方案的实现4.1串联变流器主电路的设计.454.2串联变流器控制系统硬件电路的设计.504.3串联变流器控制系统软件的设计.565 实验结果和全文总结5.1单独工作的串联变流器实验结果分析.615.2串联变流器在UPQC系统中实验验证分析.645.3 全文总结.725.4 今后工作展望.73致.74参考文献.75附录1攻读硕士学位期间公开发表论文.781 绪 论1.1 电力电子技术在电力系统中的应用电力电子技术是使用电力半导体器件与电子技术对电能进行变换和控制的技术1。它以实现“高效率用电和高品质用电”为目标2，是一门综合电力半导体器件、电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术等许多学科的交叉学科。由于电力电子技术不仅可以对电能使用形式进行灵活多样的变换，还可以对电压、电流、频率、
