串-并联补偿式UPS串联变换器研究.
双管正激变换器并_并和串_并组合式的研究
2Tπm -
3 8
L
mC
S+
π/2ωm，其中T m励磁电感与S1、S2结电容的谐振周
期，Tm = 2π LmCS/2 。
1.1.2 稳定工作状态2
双管正激变换器在这种稳定工作状态下，1个
26
双管正激变换器并-并和串-并组合式的研究
电工电气 (2011 No.6)
开关周期中共有5个开关模态，其主要波形见图3。
0 引言
1 并―并组合式双管正激变换器工作原理
变换器模块电源被越来越广泛地应用于各种电 子设备中，随着电子设备本身的功能越来越复杂， 集成度越来越高，它对变换器也提出了更高的要求， 需要在提供更大功率的同时，要求更小的体积、功 耗和更高的稳定性。双管正激变换器因初级开关管 的电压应力低，具有内在的抗桥臂直通能力 , 可靠 性高 , 而获得了广泛的应用。但是双管正激变换器 也有自身的弱点。为了解决单路双管正激变换器工 作占空比小于 0.5，可采用两路或更多路双管正激 变换器进行串联或并联的组合，采用并 - 并或串 - 并 组合式双管正激变换器提高了变换器等效工作占空 比，增加输出电压纹波频率，减小输入和输出电流 纹波，使滤波器的体积和重量减小，故对其两种组 合方式进行研究。
开关周期中共有6个开关模态，其主要波形见图2。
ugs
0 u u S1， S2
S1 S2
S1 S2 t
Uin
Uin/2
0
t
ip
0
t
im
0
iD3 t
t0
t1 t2 t3 t4 t5 t6
图2 稳定工作状态1的主要波形
1)开关模态1[t 0，t 1] 在t 0时刻之前，开关管S1、S2上的电压均为输 入电压U in的一半。在t 0时刻，S1、S2同时开通，其 结电容中的能量全部消耗在开关管的内部。
串联补偿电压型非接触电能传输变换器的研究
（ｈｊａｇＵ ｉ ｒ ｔ， ｎ ｚｏ １０ ７ Ｃ ｉａ Ｚ ｅ ｎ ｎｖ ｓ ｙ Ｈａｇｈｕ３０ ２ ， ｈｎ ） ｉ ｅｉ Ａ ｓ ａ ｔＡ ｃｎａｔ ｓ ｅｅｔ ｃｌ ｎ ｒ ａｓ ｉ ｉ （ Ｅ Ｔ ｃｎｅ ｅ ｗｔ ｅ ｅ ｏ ｐ ｎａ ｏ ｎｂ ｔ ｓ ｅ ｏ ｅ ｂｔ ｃ ： ｏ ｔ ｌ ｓ ｌｃ ａ ｅ ｅｇ ｔ ｎｍ ｓ ｏ ｒ ｃｅ ｉ ｒ ｙ ｒ ｓ ｎ Ｃ Ｅ ） ｏｖ￣ ｒ ｉ ｓｒ ｓ ｍ ｅ ｓｔ ｎｏ ｏ ｉ ｓ ｆｈ ｈ ｉ ｃ ｉ ｈ ｄ ｔ
（ 浙江 大学 ， 浙江 杭州 ３０２ ） １０ ７
摘要 ： 对初 次级均采 用 串联补偿 的非接触 电能传 输（ ｏ ｔ ｔ ｓ ｌ ｔｃｌ ｎｒｙＴａ ｓ ｉ ｉ ． Ｃ ｎａ ｌ ｓ ｅ ｒ ａ Ｅ ｅｇ ｒｎｍ ｓ ｏ 简称 Ｃ Ｅ ） ｃｅ Ｅ ｃ ｉ ｓｎ Ｅ Ｔ 变换器进 行了稳态 下的建模和分析 。给 出其应用 中的特性表达式 ， 供了一种对系统容量 、 提 输出电压 、 以及谐振频率等进行估
ｈ ｇ ｕｐ ｔｐ ｗｅ ｎ ＶＳ ｏ ｅ Ｓ ｉ ｈｎ ｅ ｉ ｅ ． ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｓ ｃ ｒ ｎ ｌ ｅ ｆ ｄ ｂ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌ ｅ ｕ ｔ． ｉｈ ｏ ｔ ｕ ｏ ｒ ｄ Ｚ ｆｔ Ｗ ｔ ｉ ｇ ｄ ｖｃ ｓ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｓａ ｅ ｆ ａ ｌ ｖ ｒ ｅ ｙ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｓ ｌ ａ ｈ ｃ Ｔ ｉ ｉ ｉ ｙ ｉ ｉ ｉ ｒ ｓ Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｏ ｖ ｒ ｒ ｒ ｓ ｎ ｔ ｈ ｓ ｏ ｋ ｌｏ １ ｏ ｔｏ ／ｏ ｔｃ ｌｓ ｌｃ ｒ ａ ｎ ｒ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｙ ｒ ｓ ｃ ｎ ｅ ｅ ； ｅ ｏ ａ ；ｐ ａ ｅ ｌｃ ｏ ｐ ｃ ｎ ｒ ｌ ｃ ｎ ａ ｔ ｓｅｅ ｔ ｃ ｌｅ ｅ ｇ ｔ ｓ ｓ ｉｎ；ｍｏ ｅｉ ｇ ｔ ｎ ｅ ｉ ｙ ａ ｄｌ ｎ
串联型电能质量补偿器的电压补偿方法[发明专利]
![串联型电能质量补偿器的电压补偿方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ac9b7af9650e52ea541898c6.png)
专利名称：串联型电能质量补偿器的电压补偿方法专利类型：发明专利
发明人：杨潮,张秀娟,唐志,韩英铎,马维新
申请号：CN02117082.7
申请日：20020429
公开号：CN1375904A
公开日：
20021023
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种串联型电能质量补偿器的电压补偿方法,属于用户电力技术领域。
本发明方法是通过旋转负载电压的相位角来实现的,其具体步骤如下:1.根据系统故障电压以及电压补偿极限来确定负载电压参考向量的角度旋转范围;2.根据能量优化的要求,利用负载功率因数和系统故障电压正序分量计算能量优化角度;3.综合2中确定的优化角度与1中确定的角度旋转范围,选定负载电压参考向量的旋转角度。
用本发明方法可以提高电压补偿范围,减小能量注入。
申请人：清华大学
地址：100084 北京市100084-82信箱
国籍：CN
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串-并联补偿式UPS串联变换器研究
０ 引 言
现代 工业 的发展 对 电能质 量 的要 求越 来 越 高 ， 如 何 为电力 用户提 供安 全可靠 的“ 色 ” 绿 电源是 目前 电源 领域研 究 的热点 ｌ 。ＵＰ １ Ｊ Ｓ作 为 一 种不 间断 供 电设 备 ， 是改善 电能 质量 的重要措 施 之一 ，也是 关键 设 备得 以 正 常运 行 的 重 要 保 证 。 目前 ＵＰ Ｓ的结 构有 后 备 式 、 在线式 、 三端 口在 线互 动式 及 双 变 流 器 串 一并 联 补 偿 式等几 种类 型 ＿ 。其 中 双 变 流器 串 一并 联 补 偿 式 既 ２ ］
Ｒｅ ｅ ｒｈ ｏ ｅ ｉｓＣｏ ｖ ｒｅ ｆｔ ｅＳ ｒｅ — ｒ ｌ ｌ ｍ ｐ ｎ ａ ｅ Ｓ ｓ ａ ｃ ｎ Ｓ ｒｅ ｎ ｅ ｔ ｒｏ ｈ ｅ ｉｓＰａ ａｌ ｅ Ｃｏ ｅ ｓ ｔｄ ＵＰ
Ｗ ＡＮＧ ｈ ｏ ｘ Ｓ ａ － ｕ，ＸＩ Ｙｕ － ｉｎ Ｅ ｎ ｘ ａ ｇ，ＨＵＡＮＧ ｎ Ｙｏ ｇ （ ｏ ｌｇ ｆＥｌ ｃ ｒ ｏ ｒ ｏ ｔ ｉ ａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ １ ６ ０， ｉ ａ Ｃ ｌ ｅ ｏ ｅ ｔ ｉ Ｐ ｗｅ ，Ｓ ｕ ｈ Ｃｈｎ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ， ａ ｇ ｈ ｕ ５ ０ ４ Ｃｈ ｎ ） ｅ ｃ ｙ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｈ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉｎ ａ ｄ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｆ ｔ ｅ ｓ ｒｅ — ａ ａ ｌｌｃ ｍｐ ｎ ａ ｅ Ｓ，ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｉ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｓ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓ ｏ ｈ ｅ ｉｓ ｐ ｒ ｌ ｏ ｅ ｓ ｔ ｄ ＵＰ ｏ ｅ ｎ ｎ ｌｓ ｓ ｔ ｅ ｐ ｉｃｐ ｅ ａ ｄ ｉ ｏ ｔ ｎ ｕ ｃ ｉ ｎ ｈ ｏ ｅＵ Ｐ ｙ ｔ ｍ．Ｉ ｌｏ ｔ ｋ ｓｉ ｔ ｃ ｏ ｎ ｈ ｏ ｔ ｏ ｔａ ｅ ｙ ｏ ｅ ｉｓ ｃ ｎ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｎ ｍｐ ｒ ａ ｔ ｎ ｔ ｓｉ ｔ ｅ ｗｈ ｌ ｆ ｏ ｎ Ｓ ｓ ｓｅ ｔａ ｓ ａ ｅ ｎ ｏ ａ ｃ ｕ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｔｇ ｆ ｒｅ ｏ — ｔ ｓ ｓ ｖ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔｏ ｈ ｅ ｌ ｏ ｔ ｇ ｎ ｏ －ｄ ａ ｏ ｔ ｇ ．Ｉ ｈ ｎ ｅ ｔ ｒｉ ｈ ｖ ｎ ｆｔ ｅｉ ａ ｌ ｅａ ｄ ｎ ｎ ｉ ｅ ｌ ｌａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｄ，ｆｏ ｔ ｅ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｆ ｈ ａ ｏ ｔ ｇ ｎ ｄ ｖ ａ ｖ ｒ ｍ ｈ ｉ ｌ ｔ ｅ ｕ ｔ ｏ ｅ ｌ ｄ ｖ ｌ ｅ ａ ｄ ｏ ｓ ｔ ｏ ａ
基于新型DSP的并联UPS关键技术研究的开题报告
基于新型DSP的并联UPS关键技术研究的开题报告一、研究背景及意义随着信息化、智能化的不断发展，电子设备的应用越来越广泛，对电力质量和可靠性的要求也越来越高。
在各种应用场合，UPS是保障电力质量和可靠性的重要设备之一。
现有的UPS技术主要分为离线式、在线式和线交互式UPS。
它们的运行原理和控制策略有很大的不同，在不同的应用场合都有自己的优缺点。
但是，由于传统的UPS技术受限于系统结构和控制方法，在一定程度上仍然存在一些不足之处，如动态性能、效率、容量等方面。
为了解决现有UPS技术的问题，新型的DSP并联UPS技术受到越来越多的关注。
与传统的UPS技术相比，新型的DSP并联UPS技术具有以下优势：1. 双向功率流: DSP并联UPS技术可以实现双向功率流，即使供电网络和负载之间的电流方向改变时也能正确地运行。
2. 动态性能: DSP并联UPS技术基于数字信号处理技术，具有良好的动态性能和精度。
3. 高效率: DSP并联UPS技术能够更加高效地控制电力转换过程，提高系统的能量利用率。
4. 容量可扩展: DSP并联UPS技术可通过添加并联单元的方法扩展容量，从而适应各种应用场合的需要。
因此，研究新型DSP并联UPS技术，对于提高UPS系统的可靠性、效率和容量可扩展性具有重要意义。
二、研究内容及方案本项目拟基于新型DSP并联UPS技术，研究关键技术，包括：1. DSP并联UPS控制策略研究：探究DSP并联UPS控制策略的设计原则、控制器参数选择和控制器性能优化方法，并建立控制器数学模型。
2. DSP并联UPS电路拓扑研究：研究DSP并联UPS系统的拓扑结构，并分析其电路参数和电气性能。
3. DSP并联UPS并联单元控制策略研究：分析DSP并联UPS并联单元控制策略设计的原则与方法，并建立相应的控制器数学模型。
4. DSP并联UPS系统仿真与实验研究：通过Matlab/Simulink软件进行DSP并联UPS系统的建模仿真，验证其控制策略和拓扑结构的有效性；同时还搭建实际实验平台，进行实验验证。
串-并联补偿式UPS串联变换器研究.
串-并联补偿式UPS串联变换器研究串-并联补偿式UPS串联变换器研究类别：电源技术0 引言现代工业的发展对电能质量的要求越来越高，如何为电力用户提供安全可靠的绿色电源是目前电源领域研究的热点。
UPS 作为一种不间断供电设备,是改善电能质量的重要措施之一，也是关键设备得以正常运行的重要保证。
目前U PS 的结构有后备式、在线式、三端口在线互动式及双变流器串- 并联补偿式等几种类型。
其中双变流器串- 并联补偿式既可以补偿非线性负载中的无功电流及谐波电流，同时还可以补偿电源电压的谐波及基波偏差，具有综合的电能质量调节能力，是最近才出现的一种新型UPS。
目前国外A PC 公司有这种实物产品，国内还处于理论研究阶段。
本文介绍了双变流器串- 并联补偿式的工作原理，在此基础上讨论串并联补偿式U PS 串联变换器的控制方法，并通过仿真验证了系统的工作特性，结果表明所提控制策略的正确性，所研究的串并联补偿式UPS 串联变换器部分能始终保证电网输入电流总畸变率约3 % ，输入功率因数接近于1 的系统性能，证实了其改善电网侧电能质量的有效性。
1 双变流器串- 并联补偿式UPS 工作原理图1 给出了双变换器串并联补偿式UPS 的原理,图中变流器Ⅰ、Ⅱ都是双向SPWM AC⁄DC 变换器，其直流侧接蓄电池，变流器Ⅰ经电感L1、电容C1 和变压器Ts ，输出电压△v( 电流I s) 串接在电源电压、v s 和负载电压vL 之间，称之为串联补偿变换器。
其输出的补偿电压由两部分组成：△ v = △v 1 +△ v h ，Uh 为谐波补偿电压，它与交流电源中的谐波电压vsh 大小相等，△ vh=vsh ，但方向相反;△ v1 为基波电压补偿量，补偿电源电压的基波分量vs l 与负载电压额定值vR 的偏差，所以变流器Ⅰ提供的补偿电压△ v 既抵消了电源电压vs 中的谐波vsh ，又补偿基波电压vsl ，使负载电压vL 成为与电源基波电压vs 同相的正弦波额定电压。
双变流器串-并联补偿式UPS控制策略研究
Ｕｄ 与其基准电压进行 比较后产生的， 用来补偿 市电电压 的波动， 并使市 电的 输入功率与负载所需的功率达到平衡。 ４ 、 主逆 变器控制 策略 主逆变器 受控为基波正弦 电压 源， 用 来控 制负载上的 电压为稳定纯净 的正弦波电压， 与 补偿逆变器一起 完成对 市电电 波动和谐波的补偿； 当负 载为感性和非线性负载时， 向负载 提供无功和谐波电流； 当市电掉电时， 向负 载提供１ ０ ０ ％的功率 。 主逆变器采用瞬时值波形比较法，用负载输 出电压减去基准正弦 电压， 其差值再被基准 正弦电压所减， 得到主逆变器工作所需的Ｐ ＷＭ波 的电压指 令信号， 对主逆变器进行控制， 得 到负载所 需的电压和谐波补偿值 。从而使 得 整 个 过 程 中 的谐 波 值 都 能够 得 到 相 应 的补 偿 ，因 此 来最 大 限度 的 确 保 控 制策略在这一过程 中所起到 的效果， 并且结果也 明显的证 明， 该方式能够切 实有效的解决相应的 问题。 ５ 、 系统仿真分析 基于上述控制策略， 在ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ／ Ｓ Ｉ ＭＵ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ 仿真环境下建立系统仿真 模型。交流市 电电源是标准 的三相３ ８ ０ Ｖ电网电压， 在其额定值± １ ５ ％范围 内 变化， 电网所含谐波用两个正弦波相 叠加模拟５ 次和７ 次谐 波， 其幅值 为基波 电压值的１ ０ ％。补偿逆变器和主逆变器都采 用三相半桥结构， 蓄电池 电压为 ３ ８ ４ Ｖ， 负载用二个 电阻星 型连接而成， 电阻值均为２ ０ ｎ。 ｆ １ １ 电压调节功能 市电电压在±１ ５ ％范围内波动 ，当市 电相电压升高到 峰值 电压３ ５ ０ Ｖ时， ； 当市 电降低到峰值 电压为２ ６ ０ Ｖ时。Ｕ ａ 为市 电Ａ相输入 电压， Ｕａ Ｌ 为Ａ 相负载 电压。由仿真波形可以看 出， 无论 市电处于欠压还是过 压状态， 电源 始终输出峰值为３ 】 １ ｖ的正弦波 电压， 且对 电网电 压的谐波具 有很好的抑制作用。 从Ｄｅ ｌ ｔ ａ 逆变器Ａ相补偿 电压波形可以看 出， 补偿变压器 工作在高频开关状态， 这样可 以大大减少补偿变压器的体积 。 ｆ ２ ］ 功率因数调节功能 Ａ相市电电压ｕａ 和 电流Ｉ ａ 的波形， 负载 电压Ｕａ Ｌ 和 电流ｌ ａ Ｌ 的波形。由于输入 电压含有５ 次及７ 次谐波 ， 其波形的失真度输大， 通 过补偿变压器 的消谐波补偿 ， 使得输出的负载 电压为纯净稳定的正弦波， 并 实现了市电输入 电压和输入 电流的相位基本一致 。 ６ 、 结 束 语 综上所述 ， 在对双变流器 串一 并联补偿式ＵＰ Ｓ 控制策略进行全面深入的 研究之后， 建 立起 了良好的仿真模型。并 且针对其 中的电压额定值、 谐波电 压、 无功电流等多个方面的情况进行了伞 面详细 的分析。 而从其仿真 的实际 结果 ， 能够明显的得 出双变流器 串一 并联补偿式变换型ＵＰ Ｓ 确实能够为 电网 电压波动提供补偿， 而抑制 电网电压 自身 的谐波 ， 不但能够使得负载端的电 压能够对正弦波进行文帝， 还能够对功率 因素进行调节。从这类结果来看， 双变流器 串一 并联补偿式变换型ＵＰ Ｓ 控制策略确 实是一种谐波 电流、 无功 电流的情况下， 其电源输入极在这 一过程中的功率因素、 正弦波 为ｌ ， 其过程 中所 呈现 出来的额定值正弦波被 负载
串并联补偿式UPS串联变换器部分研究
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 串并联补偿式UPS串联变换器部分研究串并联补偿式UPS串联变换器部分研究提纲绪论1串并联补偿式UPS的工作原理2总结5串联变换器的控制与MATLAB仿真3串联变换器的设计与DSP实现41.1电能质量问题与课题的提出期望一种统一的电能质量调节器的出现。
课题讨论了一种可以在一定范围内普遍适用的双三相桥PWM AC/DC变换器结构，利用它可以构成多种诸如串并联补偿式UPS、UPQC、 UPFC在内的多种统一的电能质量调节器。
当前电能质量问题改善措施的不足1.3双三相桥PWM AC/DC变换器（基于串并联补偿式UPS 上的应用）以两个三相桥PWM变换器构成的主电路，配以各自DSP为控制核心的电力电子系统，可用于研究各类最重要的，技术先进的电力电子变换和电力电子补偿控制。
本课题主要以串并联补偿式UPS为对象，研究这种双三相桥PWM AC/DC变换器结构的串联补偿部分的设计和相关控制策略双三相桥串联变换器仅补偿不超过15％的额定电压，故其容量很小。
保证输入电流正弦、输出电压正弦和功率因数可控。
使负载不受电压扰动的影响，电网感觉不到负载的任何非线性。
串并联补偿式UPS发展潜力巨大。
1.4 串并联补偿式UPS1.5 本文研究内容(1) 串联补偿式UPS的1 / 11原理分析。
工作原理；数学模型；理想电网电压下串联变换器的控制方式。
(2) 串并联补偿式UPS的控制与MATLAB仿真分析。
dq轴解耦控制下的电压电流双闭环控制策略。
理想电网非理想电网电压下的控制问题；仿真模型的建立；具有电源电压谐波前馈的dq+o轴控制方法。
(4) 总结全文，未来展望。
(3) 串并联补偿式UPS的硬件设计与DSP控制方案的实现。
串联补偿电路与并联补偿电路的问题
串联补偿电路与并联补偿电路的问题研究引言：无功补偿的两大类型手段，串联补偿与并联补偿， 基于对以上两种无功补偿电路的理解，我们来研究一下串联补偿电路中补偿电路的继电保护问题，并提出保护电路的方案，同时来讨论一下并联补偿与串联补偿的兼容性问题。
1串补电容对线路保护的影响1.1补偿原理串联补偿：通过在线路这种串联电容器（一般长距离输电线路呈感性），改变线路的阻抗特性，从而达到传输的目标。
串联补偿电容器对输电线路的控制是直接的，提供了很强的纵向潮流控制能力。
同时提供了无功补偿。
并联补偿：通过在线路这种并联电容器（或电抗器），通过电容器（或电抗器）向系统产生（或吸收无功功率）。
从而改善潮流分布的目标。
并联电容器向连接的节点提供无功功率，与补偿点相连的所有都将受到不可控的影响，尽管并联补偿是一种很好的电压控制方式，但对系统的纵向潮流控制能力较弱。
1.2串联补偿电路对继电保护向量的影响 1.2.1电压反相通常在非串补线路上，电源流出的短路电流落后于电源电势，母线电压与电源电势基本同相。
但在串补系统中，如从电源到保护安装处的感抗大于容抗，当靠近串补处发生故障时（如图1-1中F1点故障），将导致加在继电器上的电压相位和电源电势相差180°，即保护丈量的电压将发生反向。
在故障序网图中，也会发生电压反向。
图1-1 简易的串联补偿电路系统间隔保护或方向保护的电流方向不会因串补而改变。
这种电压方向的变化将对保护动作的正确性产生影响，但对不以丈量故障电压为参考量的保护（如电流差动保护），则不会造成影响。
1.2.2电流反向在串补线路上，以线路始端母线电压为基准，线路短路电流可能超前于电势，相位变化约180°，即发生电流反向。
当电源负序阻抗小于电容容抗时，保护测得的负序电流也将反方向。
以电流为参考量的保护，如间隔保护、方向保护、电流差动保护，在电流发生反向时，正常的选择性将受到影响。
1.3串联补偿电容对典型继电保护的影响 1.3.1串联补偿电容对间隔保护的影响当串补电容器的保护MOV将串补电容旁路时，间隔保护自然适应，故以下主要讨论串补电容不被旁路的情况。
UPS并联及切换技术研究 硕士论文
分类号学号 2003611310054 学校代码 10487 密级硕士学位论文UPS并联及切换技术研究学位申请人： 张建功学科专业： 电力电子与电力传动指导教师： 康 勇 教授段善旭 教授答辩日期： 2006年4月29日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the RequirementsFor the Degree of Master of ScienceStudy on Parallel and Switching Technique of UPSCandidate: Zhang JiangongMajor : Power Electronics and Electric DriveSupervisor:Prof. Kang YongProf. Duan ShanxuHuazhong University of Science & TechnologyWuhan 430074, P.R.ChinaApril, 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及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，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：日期：年月日学位论文版权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内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等幅值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。
本论文属于不保密□。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要随着科学技术的进步和用户要求的不断提高，UPS作为向重要场合关键设备提供不间断电源的装置，得到了越来越广泛的应用。
串联型电能质量复合调节装置的补偿策略研究的开题报告
串联型电能质量复合调节装置的补偿策略研究的开题报告一、选题背景随着电力系统规模的不断扩大和电子设备的普及，电能质量问题越来越受到人们关注。
电能质量问题主要包括电压波动、闪变、谐波污染等，影响着电力系统的安全稳定运行和电子设备的正常使用。
为了改善电能质量，提高电力系统的供电质量，需要采用电力电子技术来进行补偿控制。
串联型电能质量复合调节装置是一种有效的电能质量补偿控制装置，它可以对电压波动、闪变、谐波污染等多种电能质量问题进行同时补偿，并能够具有快速响应和高效节能的特点。
因此，研究串联型电能质量复合调节装置的补偿策略具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、研究目的本研究的主要目的是针对串联型电能质量复合调节装置的补偿策略问题进行系统性的研究，找出合适的控制算法和策略，使得电能质量补偿效果更加显著；同时，结合实际应用场景，探索有利于提高装置性能的新型调节方法和策略。
三、研究内容1. 分析串联型电能质量复合调节装置的工作原理和补偿机制，深入了解各种电能质量问题对装置性能的影响；2. 综述目前常用的串联型电能质量复合调节装置补偿算法和策略，并提出研究思路和方向；3. 设计和优化串联型电能质量复合调节装置的补偿控制模型，研究其控制算法和策略，结合实际应用场景对算法进行实验验证和分析；4. 探索新型的串联型电能质量复合调节装置控制算法和策略，针对特定的电能质量问题进行优化和改进，提高装置性能和补偿效果；5. 对串联型电能质量复合调节装置的补偿效果进行仿真和实验分析，评价各种算法和策略的优劣，并提出进一步研究方向和建议。
四、研究意义1. 提高电力系统供电质量，改善电能质量问题，保障电力系统的安全稳定运行和电子设备的正常使用；2. 探索串联型电能质量复合调节装置控制算法和策略的新思路和新方法，推动电力电子技术的发展和应用；3. 为电力系统的智能化、高效节能、可持续发展等方向提供技术支持和保障。
五、研究方法本研究采用理论分析、数学建模、仿真计算、实验研究等方法，结合实际应用场景，进行系统性的研究和分析，寻求最优的补偿算法和策略。
广义软开关串并联补偿在线UPS
广义软开关串并联补偿在线UPS
刘凤君
【期刊名称】《《电源技术应用》》
【年(卷),期】2003(006)004
【摘要】介绍了采用广义软开关的串并联补偿在线UPS的工作原理与控制方式,这是一种新型在线软开关UPS。
【总页数】7页(P42-48)
【作者】刘凤君
【作者单位】航天工业总公司二院206所，北京100854
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
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3.一种新型交错串并联软开关逆变器 [J], 徐顺刚;陈俊昌
4.具有不对称电流补偿功能的三相串并联补偿式UPS [J], 刘凤君
5.基于磁通补偿的串并联混合型电能质量控制器 [J], 陈先锋;王庭康;卓定明;李冠桥;黄秉开;龚杰;李达义
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串-并联补偿式UPS串联变换器研究
串-并联补偿式UPS串联变换器研究
类别：电源技术
0 引言现代工业的发展对电能质量的要求越来越高，如何为电力用户提供安全可靠的绿色电源是目前电源领域研究的热点。
UPS 作为一种不间断供电设备, 是改善电能质量的重要措施之一，也是关键设备得以正常运行的重要保证。
目前U PS 的结构有后备式、在线式、三端口在线互动式及双变流器串- 并联补偿式等几种类型。
其中双变流器串- 并联补偿式既可以补偿非线性负载中的无功电流及谐波电流，同时还可以补偿电源电压的谐波及基波偏差，具有综合的电能质量调节能力，是最近才出现的一种新型UPS目前国外A PC 公司有这种实物产品，国内还处于理论研究阶段。
本文介绍了双变流
器串- 并联补偿式的工作原理，在此基础上讨论串并联补偿式U PS 串联变换器的控制方法，并通过仿真验证了系统的工作特性，结果表明所提控制策略的正确性，所研究的串并联补偿式UPS 串联变换器部分能始终保证电网输入电流总畸变率约
3 % ，输入功率因数接近于1 的系统性能，证实了其改善电网侧电能质量的有效性。
1 双变流器串- 并联补偿式UPS 工作原理图 1 给出了双变换器串并联补偿式UPS的原理,图中变流器I、U都是双向SPWM AC DC变换器，其直流侧接蓄电池，变流器I经电感L1、电容C1和变压器Ts ,
输出电压△v( 电流I s) 串接在电源电压、v s 和负载电压vL 之间，称之为串联补偿变换器。
其输出的补偿电压由两部分组成：△v = △ v 1+ △v h ，
Uh为谐波补偿电压，它与交流电源中的谐波电压vsh大小相等，△ vh
=vsh ，但方向相反; △ v1 为基波电压补偿量，补偿电源电压的基波分量vs l 与负载电压额定值vR的偏差，所以变流器I提供的补偿电压厶v既抵消了电
源电压vs 中的谐波vsh ，又补偿基波电压vsl ，使负载电压vL 成为与电源基波电压vs 同相的正弦波额定电压。
图 1 双变流器串- 并联补偿式UPS 变流器U经
L2、C2滤波后并接在负载两端或经输出变压器Tp接至负载，称之为并联补偿变换器。
若负载为非线性负载，则负载电流iL 由基波有功电流iLP、基波无功电流iLQ 和谐波电流iLh三部分组成。
对变流器U进行实时、适当的控制，可使它输出至负载的电压为正弦波额定电压vR ，并向负载输出电流i3 = i LQ + iLh +( iLP- is ) ，其中iLQ、iLh 补偿负载无功和谐波电
流，使电源仅向负载输出基波有功电流is ，负载的有功电流iLP 由交流电源(is) 和变流器U ( i2d ) 共同提供。
变流器U向负载输出的有功电流i2d=
iLP- is 。
在非线性负载、电源电压高于或低于额定值vR 且含有谐波电压时，系统通过这种串并联补偿变换器共同作用，可使负载电压vL 补偿到与电源电压同相的额定正弦电压vR ，同时交流电源仅输入基波有功电流is ，功率因数为1。
由上述分析可知，该U PS 克服了传统双变换在线式U PS 因
输入整流部分所带来的输入功率因数较低的缺点。
通常电源基波电压偏离额定值小于土15 %，因此变流器I仅补偿v % < 15V的额定电压，其容量仅为系统容量的20 % 左右。
正常时市电与双变流器共同对负载供电，两变流器的最
大功率强度只有负载功率的20% ，相对始终在100 % 负载功率下工作的传统双变换在线式UPS 而言，不仅整机效率高、功率器件损耗小、寿命长、可靠性高，而且有足够的功率裕量去应付特殊的负载( 冲击负载、瞬间过载等) ，因此输出能力得到很大的增强，相同容量的产品造价也降低了。
2 理想电网电压下串联变换器的控制电网电压一定时，对输入电流的快速有效控制就能控制能量流动的速度和大小。
这时串联变换器实际上可以忽略0 轴的影响而视为三相三线制PWM整流器，采用dq轴交叉解耦控制技术，可以获得理想的变换器输入电流控制效果。
忽略图1 中变换器、电抗器和电容器功耗，若蓄电池既不充电又不放电，电源输入的有功功率Psdc 应等于负载的有功功率P Ldc。
当串联变换器被制成正弦基波电流源I s ，且co s 0 = 1.0 时，有功
率P sdc 为: 式中，I s 是与电源基波电压VS1 同相的电流，应选取此电
流为电源指令电流Is ：检测三相A，B， C 系统的负载电流、负载电压和电源电压，经坐标变换和低通滤波LPF 后得到与基波对应的直流分量V Ld、VLq、I Ld 、I Lq 、VSd、VSq ，按式( 2) 求出I s 并以此值作为串联变换器的电流控制指令，对正弦电流源变换器上的输出电流I s进行PWM控制,使电
源电流I s 跟踪Is ，则可实现作为正弦电流源的串联变换器对电源电流的控制功能和对电源谐波电压的补偿( 隔离) 功能，如图 2 所示。
图 2 理想电网下串联变换器控制框图3 理想电压下的仿真波形系统仿真参数如下: 交流电网输入电压额定幅值VR= 100 V,频率f = 50 Hz; 负载额定电压幅值
VL=100 V,负载额定容量500 VA，cos0 = 0.8; 三相组合式串联变压器额定容量500 VA,匝比N1 ?N2 = 1 ?1.5;串联变换器输入电感L= 4 mH，电感电阻R= 0.1 Q ,输出滤波电容 3 = m F;并联变换器输出滤波电感L= 1 mH,电感电阻R= 0.1 Q ;输出滤波电容C1 = 90卩F。
电池组E= 86 V，内阻R=
0.1 Q，直流母线电容Cdc= 6 800卩F;变换器开关频率f = 9 kHz。
仿真波形如图3、4、5 所示。
图3 纯阻型负载图4 阻感型负载图5 整流型负载由仿真波形可见，在三相对称的理想电网下，串联变换器的控制作用非常好，三相电网输入电流是平衡的正弦电流，直流母线电压的纹波很小，几乎不存在 2 次谐波交流分量波动; 电网电流的畸变率约 3 %。
4 非理想电压下的控
制策略及仿真波形串联变换器的输入电压不对称时，若PWM开关函数包
含谐波，会影响直流电压中产生不期望的谐波, 特别是2 次谐波使得直流输出电压纹波严重。
反过来还影响串联变换器桥端输入电压，使桥端输入电压中包含3、5、9 等次的谐波，从而增加了输入电流的总谐波畸变率。
变换器
输入电压三相对称且包含某k 次谐波的影响是: 使得直流输出电压中包含( k- 1) 及( k+ 1) 次谐波，由此变换器输入电流中包含k 次的谐波，也即输入电压的谐波完全传递到了三相输入电流，从而增加了输入电流的总畸变率，增加了输入电流正弦性的控制难度。
图 6 中三相电网输入电流严重不平衡，B
相电流明显超出另外两相电流幅值，且A、C 两相的电网电流与输入电网电压有明显的相移，输入功率因数不完全为1，而直流母线电压明显存在 2 次谐波交流分量的波动。
图7 中三相电网输入电流保持平衡，但输入电压的谐波成分使得输入电流的正弦性受到了很大影响， 5 次谐波含量严重，总畸变率大; 直流母线电压也波动较大，特别是4 次谐波分量。
图 6 输入电网电压不平
衡下的仿真波形图7 输入电网电压含谐波时的仿真波形前文的仿真
波形说明，将理想电网下的dq 轴解耦控制下的电压电流双闭环控制策略应用到非理想电网中结果并不理想。
因此针对非理想电网，寻求一种更适合其特殊性质的控制
策略，具有电源电压谐波前馈的dq+ 0 轴控制，使得变换器桥端输出电压包含同大小的谐波分量，则交流输入电流中就不存在谐波电流。
图8 为具有电源电压谐波前馈的dq+ 0 轴控制系统框图，图9 为其仿真波形。
图8 具有电源电压谐波前馈的dq+ 0 轴控制系统框图图9 具有谐波前馈的dq+ 0 轴控制仿真波形及Isa 谐波分析从仿真波形可见，三相电网输
入电流的波形和不平衡度得到良好的控制，I s a 的总谐波畸变率分别为 1.74 % ，波形畸变得到了很大改善; 且直流电压稳定, 纹波较小，直流侧的谐波也有所减小。
5 结论仿真结果表明: 所采用的具有电源电压谐波前馈的dq+ 0 轴控制方法可以获得优良的控制效果。
串联变流器受控为基波正弦电流源，电源电流I s 为与电源基波电压同相的正弦有功电流，电源电压中的谐波与基波偏差经串联变流器得到补偿（或隔离）。