張　旭，楊學友
天津大學精密測試技術及儀器國家重點實驗室天津　

新加坡南洋理工大學電力與電子工程學院新加坡

摘　　　要：隨著電力電子器件和裝置在電力系統中廣泛應用，電網中的非線性負荷不斷增加，進而導致諧波畸變大量產生，電能質量問題日益嚴重。為了改善電網電能質量，提出了基于模型預測控制理論以及卡爾曼濾波方法的統一電能質量調節器的設計。首先介紹了統一電能質量調節器的基本結構和基本原理，并進行建模得到其狀態空間模型，然后在此模型基礎上，采用卡爾曼濾波方法對系統內部狀態進行估計，將模型預測控制策略應用于統一電能質量調節器的控制器設計，較后通過仿真實驗檢驗基于模型預測控制的統一電能質量調節器改善電網電能質量的性能。仿真實驗結果表明，基于模型預測控制的統一電能質量調節器，能夠補償諧波、抑制干擾，有效地改善電網電能質量。

關　鍵　詞：諧波畸變；統一電能質量調節器；模型預測控制

１　引　言
電力系統中非線性負荷不斷增加，引入大量諧波干擾，電網中諧波畸變現象日益嚴重，電能質量控制成為的人們關注的研究課題［１］。較初由Ａｋａｇｉ提出的統一電能質量調節器（ＵｎｉｆｉｅｄＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙＣｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ，簡稱ＵＰＱＣ），作為一種有源電力濾波器，具有綜合的電能質量調節功能［２］，得到了廣泛和深入的研究。當前的ＵＰＱＣ研究，主要集中在控制電路設計方面，多種現代控制理論得以應用［３�玻叮荩�本文采用的則是模型預測控制（ＭｏｄｅｌＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌ，簡稱ＭＰＣ）原理。ＭＰＣ是一種綜合考慮系統動態性能、約束條件和控制目標的在線優化控制策略，具有適用于多變量的多輸入多輸出系統， “本能” 地考慮系統的約束條件，在線優化計算量相對較少等特點，作為一種實用性很強的現代控制理論，在諸多領域都有實際應用［７�玻福荨；�于ＭＰＣ上述的性質和特點，本文采用ＭＰＣ策略進行ＵＰＱＣ的控制電路設計。

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