CN109193682A - 基于pac的upqc无缝切换功率协调控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其内容包括：建立集成直流储能单元的UPQC***；在电网电压稳定运行工况下，本发明引入最灵敏功率角控制串联补偿器输出无功功率，充分利用装置设计容量的同时为不同运行状态间快速平滑切换提供了必要前提；确定最灵敏角的选取方法；详述了不同运行工况下***中有功功率和无功功率流动状况；建立直流储能单元的简单模型，采用常规双环控制；采用互补PWM控制方法控制能量的双向流动，协调控制***中能量的流动；控制***在电压稳定运行、电压暂降以及电压暂升不同运行工况之间实现灵活无缝切换。本发明提高了UPQC的利用率显著降低了装置总设计容量，提高了装置的动态响应速度，减少装置成本投入。

Description

基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略

技术领域

本发明属于电力电子领域和电力***领域，尤其涉及一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略。

背景技术

在社会经济的快速发展，人类生活水平的日益提高的今天，敏感设备在电力***中的应用渗透率大幅增加，敏感用户也越来越多，同时分布式能源并网比重也逐步增加，这都对电能质量提出了更高的新要求。致使电能质量问题日益成为电力领域备受关注的焦点问题。统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC)作为兼具与电源侧相关的电压电能质量问题的控制功能和与负载侧相关的电流电能质量问题治理功能的综合电能质量控制器的有效设备受到国内外研究者的广泛关注。UPQC相当于在电源和负载之间设置了一个故障隔离，可以阻断电网侧和电流侧的电能质量问题相互间影响。在UPQC常规控制策略中，无论电网输入电压如何，串联补偿器都均不处理无功功率，负载无功功率的补偿全部由并联补偿器承担，在正常稳定工况下，UPQC处于闲置状态，造成一定的容量和资源浪费。

为此，本发明提出一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略。即在***正常稳定工况下，复用串联补偿器功能以减轻并联补偿器的无功负担，合理分配串并联补偿器的无功功率输出，以期在满足相同补偿效果的前提下充分利用UPQC的实际容量，扩大设备利用率和提高可靠性，此状态下选择灵敏的功率角实现电压和电流补偿，当电源电压发生暂降或暂升等突发问题时，控制***在不同运行工况下实现无缝切换，避免产生冲击，提高装置的补偿灵敏性和动态响应速度。同时协调控制串联补偿器、并联补偿器和直流储能单元三部分的能量流动可有效平抑UPQC装置与馈线之间的有功环流，另外集成分布式发电***的UPQC具有补偿电网电压中断的能力。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其通过控制串联补偿器在电压稳定运行工况下承担一部分负载无功功率需求，选择灵敏的功率角控制***在不同运行工况之间实现无缝灵活切换。同时协调控制串并联变流器与直流储能单元三者间的功率流动，在实现UPQC常规补偿的前提下，平抑有功环流，避免产生冲击，提高装置补偿灵敏性和动态响应速度，降低UPQC设计容量，充分利用装置已有容量，降低UPQC成本利于其在工程中推广应用。

本发明提供一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其包括以下步骤：

S1、确定负载所需的无功功率是否超出串联补偿器容量限制，计算串联补偿器能输出的最大功率角δ_max，在电压正常运行工况下选择最灵敏功率角进行控制，实现不同运行状态之间的无缝灵活切换；

串联补偿器能够输出的最大功率角δ_max由式(1)确定，其中U_srmax表示串联补偿器可输出的最大补偿电压，U_s表示电网电压的实际幅值，

S2、对串并联补偿器与直流储能单元三者间的功率进行功率流动分析，确定功率协调控制策略模型，功率协调控制策略模型包括串联补偿单元、并联补偿单元以及直流储能单元，所述功率协调控制策略模型采用串并联部分运用最灵敏功率角控制方法，直流储能单元采用常规电压外环与电流内环进行双环控制以维持直流母线恒定，并根据电压波动情况与模型中的有功环流协调控制串并联补偿器之间的能量以有效平抑有功环流；

S3、选定最灵敏功率角作为稳定运行工况下的UPQC功率控制角，以实现UPQC整个装置的控制在电网电压不同运行工况之间的灵活无缝切换；

S4、不同电压运行工况下，重复步骤S2-S3，对功率协调控制策略模型进行修正，获得最优功率协调控制策略模型，采用最灵敏功率角进行控制，在实现动态调整的前提下提高动态响应速度，合理分配UPQC容量，降低装置的整体容量。

优选地，依据电压暂降系数k的不同范围确定电网电压如下几种运行工况：

当k＝1时，电网电压正常稳定运行，控制串联补偿器承担一部分负载无功功率需求，同时伴随从电网吸收一定的有功功率；

当k＜1且U_S≥U_Lcosδ时，电网电压浅度跌落，串联补偿器输出无功功率的同时吸收有功功率，并联补偿器发出无功功率，串联补偿器和并联补偿器共同承担负载的无功功率，直流储能单元提供电压补偿所需的能量；

当k＜1且U_S＜U_Lcosδ时，电网电压深度跌落，串联补偿器同时输出有功功率和无功功率，并联补偿器吸收串联补偿器输出的有功功率，直流储能单元用于维持直流侧电压稳定不变；

当k＞1时，电网电压发生暂降，与上述k＝1当时，电网电压正常稳定运行时工况一致；

其中k表示实际检测到的电网实际电压幅值与电网额定电压幅值的一个比值，其目的在于确定电网电压的跌落或者暂升的实际状态，U_S为电网实际电压幅值。

优选地，所述直流储能单元包括一个受控电压源与一个定值内阻，所述受控电压源与所述定值内阻相互串联。

其目的在于建立一个受控源与一个定值内阻相串联的常规储能电源模型，采用常规电压外环、电流内环双环控制，以维持直流母线电压稳定并缓解直流侧功率堆积问题，有效平抑有功环流。

优选地，步骤S3中最灵敏功率角的选取原则如下：

当串联补偿器的容量满足负载无功功率需求时，即Q_{se_max}≥Q_L，选取仅由串联补偿器单独补偿负载全部无功功率时的功率角的二分之一；

当串联补偿器的容量不足以满足负载所需的无功功率时，即Q_{se_max}＜Q_L，选取串联补偿器最大补偿功率时的功率角的二分之一；

始终保证在正常稳定运行工况下，采用最灵敏功率角控制，以期在电源电压发生暂降或暂升等突发故障时，能够实现不同控制状态间的无缝切换。

优选地，步骤S3的具体计算步骤为：

S31、在维持负载电压幅值不变的基础上，串联补偿器输出电压且与电源电压之间的角度为通过公式(2)确定功率角：

S32、定义无缝切换功率协调控制策略分析及设计矩阵为式(3)：

S33、定义电压暂降系数k如式(4)所示：

S34、控制串联补偿器输出电压与电源电流之间存在一个角度差故串联补偿器输出的电压幅值和角度分别如式(5)和式(6)所示：

S35、进一步求得串联补偿器注入的有功功率和无功功率如式(7)和式(8)所示：

S36、并联补偿器注入的电流幅值和角度分别如式(9)和式(10)所示：

S37、进一步求得并联补偿器注入的有功功率和无功功率如式(11)和式(12)所示：

其中P_se表示串联补偿器输出的有功功率，Q_se表示串联补偿器输出的无功功率，P_sh表示并联补偿器输出的有功功率，Q_sh表示并联补偿器输出的无功功率，表示并联补偿器输出的电流，表示并联补偿器的电流注入角度。

优选地，S4具体包括以下步骤：

S41、通过控制串联补偿器在电压稳定运行工况下承担一部分负载无功功率需求，减轻并联补偿器的无功功率负担；

S42、选择最灵敏功率角控制***在不同运行工况之间实现无缝灵活切换；

S43、协调控制串并联补偿器与直流储能单元三者之间的功率流动，在实现UPQC常规补偿的前提下，平抑有功环流。

优选地，步骤S4中，当k＝1时，电网电压正常稳定运行，在稳定运行工况下，串联补偿器承担一部分负载无功功率需求，同时伴随着吸收一定的有功功率，采用最灵敏功率角控制，使得***易于在不同运行状态之间实现平滑无缝切换，

此时，串联补偿器输出电压为：

串联补偿器传输的有功功率和无功功率分别如下式：

并联补偿器输出电流为：

并联补偿器产生的有功功率和无功功率分别如下式：

式(14)和式(17)表明在忽略UPQC装置损耗的前提下，串联补偿器吸收的有功功率和并联变换器发出的有功功率相等，即|P_sh|＝|P_se|，通过步骤S2迫使这部分能量环流与直流储能单元进行交换以避免有功环流对***的影响，

当k＜1时，暂降程度不同，串联补偿器相应的控制发出或者吸收一定的有功功率，该部分有功功率用于维持有功电流不变；为使控制状态实现无缝切换，在电网电压跌落瞬间仍保持稳态运行时的功率角不变，仅改变串联补偿器的输出电压和幅值，当所需补偿的能量超出串联补偿器的实际容量，要修正功率角δ的的大小由式(1)来确定，实现动态调整；

当k＞1时，电网电压出现暂升，依据UPQC串联补偿器的容量确定控制功率角δ实现动态调整。

步骤S5中串并联补偿器输出的总的无功功率为：

功率因数为0.85～0.9，则

其中Q表示UPQC发出的总的无功功率，Q_se表示串联补偿器输出的无功功率，Q_sh表示并联补偿器输出的武功功率，表示功率因数角，δ表示功率角。

其值恰好等于负载无功功率的需求。通常情况下满足高功率因数的要求，功率因数一般要求为0.85～0.9，则本文以为例，假定负载所需的补偿容量不超出串联补偿器的最大容量，则δ＝17.632°。此时串、并联补偿器输出的无功功率分别为0.2623UI和0.2377UI，此时的有功环流P_h为0.0407UI。仅由并联补偿器补偿负载无功需求时，并联补偿器的容量为0.5UI。采用该控制策略相比于传统控制策略并联变流器容量大约减少了52％，串联补偿器比串并联补偿器均分无功功率控制时输出的无功功率要大，更好的减轻了并联补偿器的负担。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)有效改善了串联补偿器长时间处于待机的状况，控制其在电压正常稳定运行工况下输出无功功率以补偿部分负载无功需求，减轻了并联补偿器的无功负担，提高装置的可靠性和利用率；

(2)在电压稳定运行工况下，采用最灵敏功率角控制，串联补偿器一直处于易于向电压暂降或者暂升等突发故障时的控制转换的状态。可实现UPQC在不同电压运行工况之间的快速平滑切换。有效降低了串联变换器启动过程中的开关损耗以及冲击产生，提高了装置的动态响应速度，降低了装置的整体设计容量，减少成本投入；

(3)加入对直流储能单元的能量规划，协调控制其与串并联补偿器三者之间的能量流动，有效平抑设备与馈线之间的有功环流，同时使UPQC设备电压中断的补偿能力，同时这将有利于解决分布式能源并网时的电能质量问题，增强分布式能源并网运行能力；

(4)提高分布式发电的电能质量，保障负载的安全运行。使得UPQC具有补偿电网电压中断的能力，持续为负载供电，另外还可以将多余的电能馈送到电网，同时可实现孤岛模式下持续为负载供电。

附图说明

图1为电压暂降深度满足U_S＜U_Lcosδ时的***能量流动图；

图2为电压暂降深度满足U_S≥U_Lcosδ时的***能量流动图；

图3为电压正常稳定运行时的***能量流动图；

图4为电压暂升时***能量流动图；

图5为直流储能单元双环控制框图；

图6为不同运行工况下UPQC工作向量图；

图7为电压暂降时串联补偿器的补偿向量图；

图8为电压暂降时并联补偿器的补偿向量图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

以下结合附图对本发明一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略与UPQC装置容量计算分析作更进一步详细的说明：

本发明内容包含如下步骤：

(1)为实现不同运行工况的无缝切换，在电压正常稳定运行工况下选择最灵敏功率角控制；

在正常稳定运行时，假定负载保持恒定，由于串联补偿器可补偿负载电压幅值维持在期望水平，所以负载所需的无功功率保持不变。此时，功率角也是定值。为实现串联补偿器的灵活状态切换，功率角取值越接近最灵敏角越利于实现无缝切换控制。最灵敏角的选取原则是当串联补偿器的容量大于负载无功功率需求时选取仅有串联补偿器单独补偿负载全部无功功率时的功率角的二分之一，如果串联补偿器容量不足以满足负载所需无功功率则选串联补偿器可补偿的最大功率角的二分之一作为电压稳定正常运行时的功率角。以便于当电源电压发生暂降或暂升等突发故障时，能够快速平稳的实现控制状态转换。串联补偿器其可输出的最大功率角δ_max由式(1)确定。其中U_srmax表示串联补偿器可输出的最大补偿电压。U_s表示电网电压的实际幅值。

(2)串并联补偿器与直流储能单元三者间功率的功率流动分析；

①不同运行工况下，串并联补偿单元和直流储能单元之间的能量协调分配；

图1-4示出电网电压在不同跌落程度、正常运行以及电压暂升情况下UPQC的有功功率和无功功率的详细流动过程。在负载不变的情况下负载电压幅值UL是定值。当电压暂降值满足US<ULcosδ时，串联补偿器同时输出有功功率和无功功率，则并联补偿器吸收这部分有功功率，串并联之间的有功功率通过直流储能单元进行传递和缓冲，二者提供的无功功率都供给负载，此时直流储能单元主要作用是维持直流侧电压稳定不变；当电压暂降值满足US≥ULcosδ时，串联补偿器在输出无功功率的同时吸收有功功率，并联补偿器则发出无功功率，串并联之间的有功功率仍然通过直流单元进行传递，两者提供的无功功率都供给负载，此时直流储能单元提供电压补偿所需的能量，同时对有功环流起平抑作用；当***电压稳定运行时，除了电网向直流储能单元进行充电外，其他的能量流动和电压跌落US≥ULcosδ时相同；电网电压暂升时，能量流动分析同***电压稳定情况类似；当发生电压中断时，分布式电源可通过并联补偿器向负载供电，实现孤岛运行。

②功率协调控制策略；

本发明采用一个受控电压源与一个定值内阻相串联的常规储能电源模型，其控制采用常规电压外环与电流内环的双环控制，以维持直流母线恒定，同时根据电压波动情况与装置中的有功环流协调控制串并联补偿器之间的能量，有效平抑有功环流。双环控制框图如图5所示。其中和为直流侧电压和电流参考值，和为直流侧实际电压和电流。DC1和DC2分别表示DC/DC的两个开关管，采用互补PWM控制方法，该方法不需要逻辑单元就可以实现充放电状态双向切换。

(3)无缝切换功率协调控制策略方案设计；

一方面传统控制中负载的无功功率全部由并联补偿器来提供，所以串联补偿器通常处于闲置状态，未被充分利用。另一方面在UPQC装置与馈线之间会形成有功环流，这会增加串并联补偿器的容量负担和损耗，同时在补偿器关断和开通瞬间的损耗较大，甚至伴随有冲击发生。针对以上两方面内容，本发明研究了一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略。本发明的策略协调控制分配串联部分、并联部分和直流储能单元之间的功率流动。加入DC/DC变换及直流储能单元的控制，可实现缓冲直流侧能量堆积、传递串并联补偿器之间能量以及提供出串联补偿器电压补偿时所需的能量，不仅可以将直流侧电压稳定在一个小的波动范围内，同时在电压短时中断时实现UPS功能向负载供电。更重要的是控制***在不同运行状态间实现平稳过渡。分析过程假定***在理想情况下运行，即假定变压器为理想变压器，不计UPQC的内部及***功率损耗，电源侧功率因数为1。

下面结合图6针对配电网正常运行、电压暂降和暂升不同情况，以基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略进行分析。图6为基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略的不同运行工况下UPQC工作向量图。在维持负载电压幅值不变的基础上，串联补偿器输出电压且与电源电压之间的角度为此时串联补偿器中同时流过有功功率和无功功率，负载的无功需求由串并联补偿器来共同承担，从而提高了串联补偿器的利用率，减小了并联补偿器的无功负担，还为不同运行状态间实现无缝切换提供了必要前提。在该控制中确定功率角δ是首要解决的，通过式(2)来确定。

基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略分析及设计过程如下：

结合图6作如下定义：

同时定义电压暂降系数k如下式所示：

为使串联补偿器输出无功功率，控制其输出电压与电源电流之间存在一个角度差故串联变流器输出的电压幅值和角度分别如下式所示：

因而进一步可求得串联补偿器注入的有功功率和无功功率如下式所示：

为维持直流母线电压在恒定水平，并联补偿器同时应注入电流使这部分有功功率馈送回给电源。因此并联补偿器输出的电流幅值和角度如下式所示：

同理，进一步可求得并联补偿器注入的有功功率和无功功率为：

由图6知，在PAC控制中使得期望的负载电流与电源电压之间的夹角由功率因数角φ减小至α。减少了并联补偿器的无功功率输出。

(4)不同电压运行工况下，串并联补偿器的控制分析与设计；

①电压稳定运行时串并联补偿器的控制；

经上述步骤⑶分析，当k＝1时，电网电压正常稳定运行。由上节能量流动分析知，在稳定运行工况下，串联补偿器承担一部分负载无功功率需求，同时伴随着吸收一定的有功功率。

此时，串联补偿器输出电压为：

串联补偿器传输的有功功率和无功功率分别如下式：

并联补偿器输出电流为：

并联补偿器产生的有功功率和无功功率分别如下式：

式(14)和式(17)表明在忽略UPQC装置损耗的前提下，串联补偿器吸收的有功功率和并联变换器发出的有功功率相等，即|P_sh|＝|P_se|。这将在UPQC装置和配电线路上形成有功环流，并且这部分能量不与直流储能单元进行能量交换，只在串并联补偿器之间进行独立流动。本文加入直流储能单元迫使这部分能量在与直流储能单元进行交换，这可有效缓解直流侧由于能量流动而造成的直流电压升高问题，可避免有功环流的影响。

②电压波动时串并联补偿器的控制；

经上述步骤⑶分析，当k＜1时，电网电压发生暂降，由上述能量流动分析知，电压暂降深度不同有功功率的性质有所改变，暂降深度超过ULcosδ时串联补偿器发出有功功率，暂降深度较浅是串联补偿器吸收一定的有功功率，这部分有功功率由直流储能单元提供用以维持有功电流不变。为使控制状态实现无缝切换，平稳过渡，在电压跌落瞬间仍保持稳态运行时的功率角不变，仅改变串联补偿器的输出电压幅值和相角，结合图7和图8，分别为电压暂降时串并联补偿器的参数图。由图7和图8可知，串并联补偿器之间的无功功率分配与输出能量都保持不变。因此，***由稳定运行状态到电压暂降状态可实现平滑切换，不产生冲击。

电压暂降时首先要检测出电压暂降系数k，以此来确定串联串联补偿器的补偿参考电压，当所需补偿能量超出串联补偿器的实际容量时，此时可控制δ的大小来减小串联补偿器的无功功率输出，同时增加并联补偿器的无功输出，实现动态调整，以满足电压跌落的补偿和负载无功功率的需求。当检测到k值为1时，在切换到上述稳定运行状态的控制与功率分配。同理当检测到k＞1时，电网电压发生暂升，电压暂升时能量分析较为简单，控制实施步骤和电压稳定运行时类似。

(5)UPQC容量设计；

串并联补偿器输出的总的无功功率为：

其值恰好等于负载无功功率的需求。考虑到实际工况中，串并联补偿器的容量分配可以适当的根据需要而调整，故可以灵活根据补偿需求设计合适的容量值。此时电网输出的无功功率满足负载的有功需求，同时经过并联补偿器向直流储能单元进行充电，满足直流储能单元用以平衡直流部分能量、电压暂降时补偿电压和短时供电的能量需求。

通常情况下满足高功率因数的要求，功率因数一般要求为0.85～0.9，则本文以为例，假定负载所需的补偿容量不超出串联补偿器的最大容量，则δ＝17.632°。此时串并联补偿器输出的无功功率分别为0.2623UI和0.2377UI，此时的有功环流为0.042UI。仅由并联补偿器补偿负载无功需求时，并联补偿器的容量为0.5UI。采用该控制策略相比于传统控制策略并联变流器容量大约减少了52％，串联补偿器比串并联补偿器均分无功功率控制时输出的无功功率要大，更好的减轻了并联补偿器的负担。表1是传统并联补偿器单独承担负载无功功率、串并联补偿器均分负载无功功率和本文采用的控制策略效果参数对比。其中可见，本文采用的控制在有功环流减少方面、串联补偿器分担无功功率份额以及UPQC整体容量减少方面都具有明显的效果。同时并不增加串联补偿器的现有容量，从而大大降低了装置成本。

表1不同控制下UPQC的容量

(6)通过仿真验证理论的正确性，设置合理的实验平台验证无缝控制策略的可行性和有效性。

本发明设置实验包含电压暂降、暂升和稳定运行三种情况下UPQC功能验证。与串联补偿器不处理无功功率的控制策略对比，验证本发明控制方法可以提高装置利用率降低装置设计容量。在电压稳定运行工况下，选择最灵敏功率角控制，实现***控制可以快速平滑地切换到电压暂降或者暂升运行工况。验证本发明的控制策略在实现传统功能的前提下，充分利用装置已有容量，提高***动态响应速度。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、确定负载所需的无功功率是否超出串联补偿器容量限制，计算串联补偿器能输出的最大功率角δ_max，在电压正常运行工况下选择最灵敏功率角进行控制，实现不同运行状态之间的无缝灵活切换；

串联补偿器能够输出的最大功率角δ_max由式(1)确定，其中U_srmax表示串联补偿器可输出的最大补偿电压，U_s表示电网电压的实际幅值，

S2、对串并联补偿器与直流储能单元三者间的功率进行功率流动分析，确定功率协调控制策略模型，功率协调控制策略模型包括串联补偿单元、并联补偿单元以及直流储能单元，所述功率协调控制策略模型采用串并联部分运用最灵敏功率角控制方法，直流储能单元采用常规电压外环与电流内环进行双环控制以维持直流母线恒定，并根据电压波动情况与模型中的有功环流协调控制串并联补偿器之间的能量以有效平抑有功环流；

S3、选定最灵敏功率角作为稳定运行工况下的UPQC功率控制角，以实现UPQC整个装置的控制在电网电压不同运行工况之间的灵活无缝切换；

S4、不同电压运行工况下，重复步骤S2-S3，对功率协调控制策略模型进行修正，获得最优功率协调控制策略模型，采用最灵敏功率角进行控制，在实现动态调整的前提下提高动态响应速度，合理分配UPQC容量，降低装置的整体容量。

2.根据权利要求1所述的基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：

依据电压暂降系数k的不同范围确定电网电压如下几种运行工况：

当k＝1时，电网电压正常稳定运行，控制串联补偿器承担一部分负载无功功率需求，同时伴随从电网吸收一定的有功功率；

当k＜1且U_S≥U_Lcosδ时，电网电压浅度跌落，串联补偿器输出无功功率的同时吸收有功功率，并联补偿器发出无功功率，串联补偿器和并联补偿器共同承担负载的无功功率，直流储能单元提供电压补偿所需的能量；

当k＜1且U_S＜U_Lcosδ时，电网电压深度跌落，串联补偿器同时输出有功功率和无功功率，并联补偿器吸收串联补偿器输出的有功功率，直流储能单元用于维持直流侧电压稳定不变；

当k＞1时，电网电压发生暂降，与上述k＝1当时，电网电压正常稳定运行时工况一致；

其中k表示实际检测到的电网实际电压幅值与电网额定电压幅值的一个比值，其目的在于确定电网电压的跌落或者暂升的实际状态，U_S为电网实际电压幅值。

3.根据权利要求1所述的基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：所述直流储能单元包括一个受控电压源与一个定值内阻，所述受控电压源与所述定值内阻相互串联。

4.根据权利要求1所述的基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：步骤S3中最灵敏功率角的选取原则如下：

当串联补偿器的容量满足负载无功功率需求时，即Q_{se_max}≥Q_L，选取仅由串联补偿器单独补偿负载全部无功功率时的功率角的二分之一；

当串联补偿器的容量不足以满足负载所需的无功功率时，即Q_{se_max}<Q_L，选取串联补偿器最大补偿功率时的功率角的二分之一；

始终保证在正常稳定运行工况下，采用最灵敏功率角控制，以期在电源电压发生暂降或暂升等突发故障时，能够实现不同控制状态间的无缝切换。

5.根据权利要求1所述的基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：步骤S3中选择最灵敏功率角的具体计算步骤为：

S31、在维持负载电压幅值不变的基础上，串联补偿器输出电压且与电源电压之间的角度为通过公式(2)确定功率角：

S32、定义无缝切换功率协调控制策略分析及设计矩阵为式(3)：

S33、定义电压暂降系数k如式(4)所示：

S34、控制串联补偿器输出电压与电源电流之间存在一个角度差故串联补偿器输出的电压幅值和角度分别如式(5)和式(6)所示：

S35、进一步求得串联补偿器注入的有功功率和无功功率如式(7)和式(8)所示：

S36、并联补偿器注入的电流幅值和角度分别如式(9)和式(10)所示：

S37、进一步求得并联补偿器注入的有功功率和无功功率如式(11)和式(12)所示：

其中P_se表示串联补偿器输出的有功功率，Q_se表示串联补偿器输出的无功功率，P_sh表示并联补偿器输出的有功功率，Q_sh表示并联补偿器输出的无功功率，表示并联补偿器输出的电流，表示并联补偿器的电流注入角度，U_s表示电网电压的实际幅值。

6.根据权利要求1所述的基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：S4具体包括以下步骤：

S41、通过控制串联补偿器在电压稳定运行工况下承担一部分负载无功功率需求，减轻并联补偿器的无功功率负担；

S42、选择最灵敏功率角控制***在不同运行工况之间实现无缝灵活切换；

S43、协调控制串并联补偿器与直流储能单元三者之间的功率流动，在实现UPQC常规补偿的前提下，平抑有功环流。

7.根据权利要求6所述的基于PAC的UPQC无缝切换功率协调控制策略，其特征在于：步骤S4中，当k＝1时，电网电压正常稳定运行，在稳定运行工况下，串联补偿器承担一部分负载无功功率需求，同时伴随着吸收一定的有功功率，采用最灵敏功率角控制，使得***易于在不同运行状态之间实现平滑无缝切换，

此时，串联补偿器输出电压为：

串联补偿器传输的有功功率和无功功率分别如下式：

并联补偿器输出电流为：

并联补偿器产生的有功功率和无功功率分别如下式：

式(14)和式(17)表明在忽略UPQC装置损耗的前提下，串联补偿器吸收的有功功率和并联变换器发出的有功功率相等，即|P_sh|＝|P_se|，通过步骤S2迫使这部分能量环流与直流储能单元进行交换以避免有功环流对***的影响，

当k＜1时，暂降程度不同，串联补偿器相应的控制发出或者吸收一定的有功功率，该部分有功功率用于维持有功电流不变；为使控制状态实现无缝切换，在电网电压跌落瞬间仍保持稳态运行时的功率角不变，仅改变串联补偿器的输出电压和幅值，当所需补偿的能量超出串联补偿器的实际容量，要修正功率角δ的的大小由式(1)来确定，实现动态调整；

当k＞1时，电网电压出现暂升，依据UPQC串联补偿器的容量确定控制功率角δ实现动态调整。