統一電能質量控制器電壓電流綜合檢測方法的研究

摘要：利用統一電能質量控制器解決了多重電壓、電流質量問題的特性及需求。在研究有源濾波器檢測方法的基礎上，從理論上推導出一種基于對稱分量法和瞬時功率理論的統一電能質量控制器電壓電流檢測方法。該檢測方法將電壓補償量檢測的結果直接應用與電流補償量的檢測中，保證了參考電流與基波正序電壓相位的一致，具有較好的補償效果。經過建模仿真研究，理論分析與仿真結果驗證該方法的有效性和可行性。
關鍵詞：電能質量；統一電能質量控制器；檢測方法；對稱分量法；瞬時功率

統一電能質量控制器UPQC(Unified Power Quality Controller)是用戶電力技術(Custom Power)中的新興綜合型電能質量補償裝置，集電壓補償裝置、電流補償裝置和儲能裝置于一體，能同時解決多重電壓、電流質量問題。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、并聯單元進行多重電壓、電流質量問題綜合補償治理的依據，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償量和電流補償量，兩者之間沒有聯系和基準，之間的不同步會造成互相干擾和系統不穩定。因此，在APF檢測方法及各種檢測方法研究的基礎上，推導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償量，再以其為基準通過瞬時無功功率理論得到所需和電流補償量。
1．1 求取基波正序電壓分量
三相電網電壓經LPF低通濾波后提取電壓基波分量，再經過瞬時序分解模塊提取出基波正序電壓信號。
根據電路理論及對稱分量法，對u的一階導數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次諧波負序電壓分量。可將基波看成次數為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，其值為1的分量代表式中對應的三相基波正序分量。