统一电能质量控制器电压电流综合检测方法的研究

摘要：利用统一电能质量控制器解决了多重电压、电流质量问题的特性及需求。在研究有源滤波器检测方法的基础上，从理论上推导出一种基于对称分量法和瞬时功率理论的统一电能质量控制器电压电流检测方法。该检测方法将电压补偿量检测的结果直接应用与电流补偿量的检测中，保证了参考电流与基波正序电压相位的一致，具有较好的补偿效果。经过建模仿真研究，理论分析与仿真结果验证该方法的有效性和可行性。
关键词：电能质量；统一电能质量控制器；检测方法；对称分量法；瞬时功率

统一电能质量控制器UPQC(Unified Power Quality Controller)是用户电力技术(Custom Power)中的新兴综合型电能质量补偿装置，集电压补偿装置、电流补偿装置和储能装置于一体，能同时解决多重电压、电流质量问题。这样就要求UPQC能够分别将电压、电流各自的多重扰动量同时快速检测出来，以作为UPQC串联、并联单元进行多重电压、电流质量问题综合补偿治理的依据，而且两者必须由同一检测算法计算得到，如果采用各自算法得到电压补偿量和电流补偿量，两者之间没有联系和基准，之间的不同步会造成互相干扰和系统不稳定。因此，在APF检测方法及各种检测方法研究的基础上，推导出基于对称分量法和瞬时功率理论的UPQC电压电流综合检测方法。

1 检测原理
该方法首先利用对称分量法和Park变换从三相电源电压中提取单位基波正序电压分量及电压分量补偿量，再以其为基准通过瞬时无功功率理论得到所需和电流补偿量。
1．1 求取基波正序电压分量
三相电网电压经LPF低通滤波后提取电压基波分量，再经过瞬时序分解模块提取出基波正序电压信号。
根据电路理论及对称分量法，对u的一阶导数du／dt，其相量为jwU，得瞬时序分量分解公式为：

式中：θ为基波正序电压初相角；U+为基波正序电压幅值。
1．2 求取基波正序电压分量幅值
由对称分量法可知，任意三相电压ua，ub，uc为：

式中：ua，ub，uc为三相电压；uaf+，ubf+，ucf+为基波正序电压分量；uaf-，ubf，ucf-为基波负序电压分量；u0。为零序电压分量；uan+，ubn+，ucn+为n次谐波正序电压分量；uan-，ubn-，ucn-为n次谐波负序电压分量。可将基波看成次数为1的谐波，因此可将三相正序电压分量表示为：

式中：un+为第n次谐波的正序分量的幅值；φn+则为第n次谐波的正序a相的初相角；n为正整数，其值为1的分量代表式中对应的三相基波正序分量。