文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于超级电容器储能的电能质量调节器研究
姓名:王云玲
申请学位级别:硕士
专业:电力系统及其自动化
指导教师:张步涵
20070207
摘要
随着电能质量重要性的提高和超级电容器储能技术的发展,将超级电容器储能
(SCES)技术应用于电能质量的改善具有广阔的前景。本文对基于超级电容器储能的电
能质量调节器进行了系统的研究。
本文根据系统的功能要求,提出了以超级电容器作为调节器的储能元件的并联型
主电路拓扑结构。采用非隔离型 Buck-Boost 双向 DC/DC 变换实现直流电压的转换,
应用电压源型变换器实现 DC/AC 变换。该电能质量调节器可以消除电源电压的暂降、
不对称和闪变对负载的影响,在不对称负载时抑制负载的负序电流对电源的影响。根
据 SCES 的特性,确定了系统的基本运行原理,即当电源电压暂降时,通过调节调节
器输出的有功功率和无功功率来维持负载电压幅值和相位的稳定。
建立了调节器 DC/AC 变换器和 DC/DC 变换器的数学模型,针对 DC/AC 变换器
研究了一种同步旋转坐标系下的变量解耦和前馈补偿的控制策略,针对 DC/DC 变换
器采用了一种双闭环反馈控制。详细阐述了基于瞬时无功功率理论的软件锁相环的基
本原理和结构。
对上述基本控制策略进行了扩充,研究了一种滤波方法获得负载电压的正序和负
序分量,通过消除负序分量,使其能够实现抑制电源电压不对称和闪变对负载电压、
不对称负载下的负序电流对电源的影响。
根据本文研究的电能质量调节器系统结构和控制策略搭建了仿真模型,并对仿真
参数进行了设计。对系统及其控制方法进行了全面的仿真分析,仿真结果验证了所研
究的拓扑结构和控制策略的有效性。

关键词:电能质量超级电容器储能电压源型变换器控制策略

I
ABSTRACT
With the increasing importance of power quality and continuous development of
Supercapacitor technology, it exhibits broad prospect to utilize SCES ( Supercapacitor
Energy Storage) for the power quality improvement. In this dissertation, one king of SCES
based power quality conditioner is analyzed and studied systematically.
Parallel-processing topology of main circuit is determined according to the functional
demands of the studied system. In the designed system, SCES is utilized as energy storage
component, Non-isolated bidirectional Buck-Boost DC/DC converter is utilized as DC
voltage ponent, voltage source converter(VSC) is used to plish DC/AC
converter. The main function of the system are to eliminate the influences of source voltage
sags, asymmetry and flicker on load voltage, and to restrain the influences of
unsymmetrical load on supply current. Based on the characteristics of SCES, the operating
principle of the system is established. The active power as well as reactive power of the
DC/AC converter is regulated to stabilize the load voltage when the source voltage sags
occur.
The system mathematic model is establish