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五桥臂单相无变压器统一电能质量调节器
Five-Leg Single-Phase Transformerless Unified Power Quality Conditioner
| 作者 | Jean Torelli Cardoso · Cursino Brandão Jacobina · Alan Santana Felinto · Maurício Beltrão de Rossiter Corrêa |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industry Applications |
| 出版日期 | 2024年10月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 无变压器单相UPQC 电网电压补偿 功率因数 谐波畸变 控制策略 |
语言:
中文摘要
本文提出了一种由三桥臂变流器和混合并联变流器组成的无变压器单相统一电能质量调节器(UPQC)。该系统可对电网电压的骤降和骤升进行补偿,同时保持电网侧高功率因数和低谐波含量。在额定工况和电网电压骤降期间,该系统以高调制指数运行。与传统的单相三桥臂UPQC相比,所提出的结构在所需半导体器件额定值、谐波畸变和功率损耗方面具有优势。本文给出了系统模型、一种基于载波的简化空间矢量脉宽调制方案、运行约束条件和整体控制策略。通过仿真和实验结果验证了所提出系统的可行性。
English Abstract
This paper proposes a transformerless single-phase unified power quality conditioner (UPQC) consisting of a three-leg converter and a hybrid shunt converter. The proposed system provides grid voltage compensation for both sags and swells while simultaneously maintaining a high grid-side power factor with low harmonic content. The system operates with a high modulation index during rated conditions and grid voltage sags. Compared to the conventional single-phase three-leg UPQC, the proposed configuration offers advantages regarding required semiconductor device ratings, harmonic distortion, and power losses. The paper presents the system model, a simplified carrier-based space vector pulse-width modulation scheme, operational constraints, and overall control strategies. Simulation and experimental results are addressed to validate the feasibility of the proposed system.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务角度分析,这项五桥臂单相无变压器统一电能质量调节器(UPQC)技术对我们在分布式光伏和储能系统领域具有重要的应用价值。该技术通过创新的三桥臂变流器与混合并联变流器组合,能够同步解决电网电压暂降/暂升补偿和谐波治理问题,这与我们光储一体化解决方案的核心需求高度契合。
从产品竞争力角度看,该技术的无变压器设计显著降低了系统体积、重量和成本,这对我们户用和工商业储能产品的市场竞争力提升具有直接价值。相比传统三桥臂UPQC方案,该拓扑在半导体器件额定值、谐波畸变率和功率损耗方面的优化,能够有效提升我们逆变器和储能变流器产品的转换效率和电能质量指标,特别是在电网波动频繁的应用场景中。
技术成熟度方面,论文已提供仿真和实验验证,基础理论较为完善。但从工程化角度,我们需要关注几个关键挑战:一是简化载波空间矢量调制算法在大规模生产中的DSP实现成本;二是在高调制指数运行时的热管理和可靠性问题;三是该拓扑在三相不平衡电网下的适应性扩展。
应用机遇方面,该技术特别适合集成到我们新一代户用光储系统和微电网解决方案中,可作为增值功能提升产品差异化。建议优先在电能质量要求严格的工业园区和数据中心储能项目中进行试点验证,积累工程数据后再推广至标准产品线,这将强化阳光电源在高端电能质量治理市场的技术领先地位。