儲能型統一電能質量調節器電壓補償能力分析及提升方法

張震霄，年 珩，李 培，馬智泉

（1. 浙江大學電氣工程學院，浙江省杭州市 310027；2. 國網浙江省電力有限公司電力科學研究院，浙江省杭州市 310014）

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可再生能源在電網中比例的不斷增加和大量電力電子設備的接入使得電網產生電壓閃變、電壓暫升、電壓暫降以及諧波等電能質量問題［1-2］，而一些敏感設備如大型計算機、醫療器械、精密生產設備等，遇到短時電壓幅值跌落故障等電能質量問題時可能導致設備停止工作甚至損壞，造成經濟損失［3］。統一電能質量調節器（unified power quality conditioner，UPQC）由一對背靠背換流器組成，其中一側換流器經過變壓器串聯接入電網，為串聯側單元，另一側則作為并聯側單元接入。UPQC 能對電網末端敏感負荷的電能質量問題進行綜合治理，集合了動態電壓恢復、無功補償、電壓和電流諧波抑制等多種功能［4-5］。

為了實現對電能質量的綜合治理，目前UPQC系統的控制方法主要為“電壓源+電流源”的協同控制模式［6-7］，其中，串聯側采用電壓源控制模式實現電網電壓跌落補償以及諧波電壓的治理［8］，而并聯側采用電流源控制模式，基于比例-諧振控制實現對諧波電流的治理［9-10］，并通過輸出無功功率對電網進行支撐［11］。由于UPQC 系統串聯側只有在電網電壓出現暫升、暫降或諧波電壓時開始工作，不參與負載無功功率的補償［12］，串聯側換流器設計容量低于并聯側容量。否則，會造成串聯側換流器與變壓器長期處于輕載或接近空載的狀態，造成不必要的浪費。但是當電壓發生跌落且跌落深度超出串聯側電壓調節范圍時，UPQC 系統受到容量傳輸的限制，無法實現對跌落電壓的全額補償，影響了負荷供電質量。……