使用UPQC提高电能质量综述

1、综述：利用UPQC提高电能质量摘要：本文为一篇配电网中利用统一电能质量调节器（UPQC）提高电能质量的综述。介绍各种不同的宽泛的单相双线制和三相三线或四线制UPQC系统结构，及不同的补偿方法和领域的发展。基于UPQC独特的功能，应用或研究中的拓扑，很多学者已经对UPQC采用不同的命名。因此，形成了一个首字母清单，强调特定的UPQC的特定功能。本文列出12中首字母清单，分别为UPQC-D, UPQC-DG, UPQC-I, UPQC-L, UPQC-MC, UPQC-MD, UPQC-ML, UPQC-P, UPQCQ, UPQC-R, UPQC-S和UPQC-Vamin。超过150篇文献严谨的

2、研究了UPQC，并对这些首字母进行细分。关键词：APF，谐波补偿，电能质量，无功补偿，统一电能质量调节器（UPQC），电压暂降和一致补偿一、介绍在可接受限值维持电能质量是一个挑战。【1-7】本文也讨论了低电能质量的不利影响。【1】【2】【5】【7】总之，低电能质量会增大功率损耗，会使设备运行不稳定，干扰旁边的通信线等等。电力电子的广泛使用已经用来承担电力系统中电压电流及无功电流增加所产生的谐波。APF已经广泛应用于电能质量的提高。【8】-【10】。APF已经有效的解决一些主要的电能质量问题。【8】-【10】介绍了APF拓扑各方面的广泛研究。本文主要研究UPQC。UPQC使APF家族中的一员。本

3、文为UPQC的综述。超过150篇文献【8】-【168】对其进行了分类。近五年，超过一半的UPQC的文献对使用UPQC提高配电网的电能质量有兴趣。这些文献把UPQC明显地分为两大类：1）UPQC具体结构【7】-【168】，2）对电压降落进行补偿的方法【143】-【168】。可以用一些有趣的拓扑来组成UPQC系统【1,9,23,39,40，78,88,108,147】。UPQC系统按以下分类：1）变换器类型（电压和电流源）；2）供电系统（单相双线制，三相三线和四线制）；3）最近研究的单相或三相新系统结构。此外，有一些字母缩略词，例如，UPQC-P, UPQC-Q, UPQC-L和UPQC-R，这些

4、都被研究者典型的采纳。对于所考虑的研究方面，这些首字母缩略词在写一个宽泛的综述时非常有用。因此，本文主要制定一个针对不同的UPQC方面的首字母缩略词清单。照字母顺序排列，认为总共有12个首字母缩略词，UPQC-D, UPQCDG,UPQC-I, UPQC-L, UPQC-MC, UPQC-MD, UPQC-ML,UPQC-P, UPQC-Q, UPQC-R, UPQC-S, and UPQC-VAmin。除此之外，本文也讨论了最有效的用来控制UPQC的控制策略，方法和概念。二、UPQC当前发展状况【8】-【10】有两种APF，叫做串联和并联APF。并联APF是最有潜力解决电流相关的问题，然而，

5、串联APF最适合解决电压相关的问题。因为现代配电网系统要求提供更好的电压质量和电流消耗，APF的安装在实际安装启用中有很大的余地。然而，单独安装两个分离的装置来补偿电压电流相关的电能质量问题可能不是一个经济的解决方案。Moran【11】描述了一个系统结构，采用一个普通的DC电抗器使串并联APF背靠背连接。这种拓扑是解决线电压调节器的问题。当背靠背变换系统结构真正被关注，Fujita和Akagi【14】在20Kva实验结果中证明这种拓扑的实际应用。，把它命名为UPQC，因此UPQC这个名字被大多数研究者使用15, 18, 2026, 28, 29, 3167, 6979,81145, 14716

6、8。背靠背变换器拓扑结构已经用在串并联变换器中【12】，统一APF【13】，普遍有源电力线性调节器【16】【27】，普遍电能质量调节系统【UPQS】19,负载补偿有源调节器【30】【57】，普通有源滤波器【146】等等。结构上，UPQC和统一潮流控制器（UPFC）一样【5】。UPQC和UPFC都有两个电压源变换器（VSIs），连接一个能量存储元件。UPFC是服务于功率转换系统，而UPQC是服务于配电系统，同时执行串联和并联补偿。然而，UPFC只需要提供并联和串联补偿之间的平衡，因为电能转换系统通常运行在平衡且不失真的环境。另一方面，配电系统可能含有直流分量，畸变和电压电流的不平衡。因此，UPQ

7、C应运行在串联和并联补偿的环境下。UPQC的主要目的是补偿电压电能质量问题，比如，电压降落，上升，不平衡，电压闪烁，谐波，以及负载电流电能质量问题，比如，谐波，不平衡，无功电流和中性线电流。图1展示了一个UPQC系统结构的单相表示。系统的关键部分如下：1）两个变换器一个连接负荷作为并联APF，另一个连接电源作为串联APF。2）并联耦合电感Lsh用来连接并联变换器与电网，并使电流波形平滑。有时用隔离变压器来对变换器和电网进行电气隔离。3）普通的直流连接可由一个电容器或电感器组成。图1中，用一个电容实现直流连接，使两个变换器互相连接，也维持自己直流桥电压为一个常数。4）LC滤波器作为无源低通滤波器

8、，帮助去除高频开关纹波，并形成变换器输出电压。5）串联绝缘变压器用来连接电网中的串联变换器。合适的匝数比经常被考虑用来降低串联变换器的额定电压和额定电流。原则上，UPQC是一个串并联APF的综合，采用一个共同的自身的直流桥。UPQC的并联变流器由电流控制，以至于UPQC产生一个电流，这个电流等于设定的基准电流值，受UPQC控制算法支配。此外，并联变流器在通过给定的直流桥电压实现UPQC系统要求的性能时起重要作用。为了消除由非线性负载产生的谐波，并联变流器应该加入一个由以下等式形成的电流：（1）其中 分别表示并联变流器电流，参考电源电流和负荷电流。同样，UPQC串联变换器为电压控制，它产生一个电

9、压，实现一个正弦非失真，及在负荷终端获得所需电压。UPQC串联变换器的基本操作可以由下式表示：（2）其中 分别代表串联变流器注入电压，负荷参考电压和实际电压。在电压下降的情况下，vsr将表示负荷参考电压和减少的电源电压之差，例如，由串联变换器注入电压维持负荷终端电压为基准值。在所有涉及UPQC的文献中，并联变流器作为受控电流源运行，串联变流器作为受控电压源运行，而在【112】中，串并联变流器的运行方式互换了。【12，18,22,52,74,97,104,106,143,151,156】讨论了UPQC系统模型。Abc三相系统转到同步dq0坐标系。系统代表状态空间公式化【12，22,52,74,1

10、06,151】。可以看出系统在状态和输出是非线性的【73】。【18】中，使用开关函数来实现UPQC数学模型。【97】和【154】展示了UPQC系统的小信号模型。Rong et al.【104】显示，UPQC系统可以被模仿为一个典型的开关线性系统。然而，为了实现这个模型，首先应转换这个模型为等效离散系统模型，然后通过状态重构和线性化等效为一个线性等效离散系统模型。此外，设计输出反馈周期变换控制器来稳定闭环系统。52, 74, 104,和 154的作者具体讨论了UPQC系统的模型。直流母线电压的控制在获得理想的UPQC性能中起重要作用。在系统动态情况下，例如，负荷突然改变，电压降落时，直流反馈控制

11、器应该尽可能快的响应，最小延时和较低的超调量来恢复直流母线电压到设定参考值。简单实施了基于直流母线电压控制器的PI调节，在1214, 1620, 22, 23, 2633, 36,38, 40, 42, 4648, 50, 54, 56, 60, 61, 64,67, 68, 7577, 8184, 8890, 92, 94, 95,100, 103105, 108, 109, 111114, 116, 117,119, 122, 124, 126128, 130135, 137139,143, 145155, 157164, 167, 168中应用广泛。为了克服基于PI控制方法的慢响应速度，

12、研究者已经研究了一些可行的方法，例如，基于模糊控制的PI控制器【15】【16】，模糊PID控制器【101】，基于神经网络控制器【65】【136】，具有积分作用的线性二次型控制器【74】，最优化控制器【80】，PID控制器【91】，统一直流电压补偿器【97】等等。三、UPQC分类这个部分给出了UPQC的分类。图2为UPQC分类的插图。UPQC按两类进行划分：1)基于物理结构，2）对电压降落补偿的方法。前一类把电压降落补偿视为UPQC的重要功能。A、物理结构UPQC可以基于物理结构进行划分，用来处理所研究系统的电能质量问题。归因于这些分类的关键参数为：1）所使用的储能装置类型；2）相数；3）串并联

13、变换器的位置。本节讨论了最近研究的UPQC新拓扑及系统结构。1）基于变换器拓扑的分类：在UPQC中，穿并联变换器共用一条直流母线。并联变换器负责调节自身的直流母线为设定参考值。UPQC可能发展为使用一个PWM电流源变换器（CSI）【9】-【11】，【115】，共用一个储能电感Ldc组成直流母线。使用与IGBT串联的电压隔离二极管来实现这个拓扑，图3为一个基于CSI的UPQC系统结构的单线表示法。在UPQC中，给定电感的直流电流，平均输入功率等于平均输出功率与功率损耗之和。基于CSI的UPQC拓扑由于高损耗，高成本而不被使用，不能用在多电平结构中。第二种拓扑为UPQC的最典型的变换器拓扑，由PW

14、M VSI组成，共用一个直流储能电容Cdc。图1为基于VSI的UPQC系统结构的单线表示法。几乎所有的UPQC系统结构都采用基于VSI的拓扑【12】，【114】-【168】。相对CSI来说，VSI提供的优点包括重量轻，不需要隔离二极管，成本低，多电平运行的能力及灵活的综合治理。2）基于供电系统的分类：电力系统的交流负荷或设备可以分为单相和三相，由单相双线和三相三线或四线制电源供电。为了缓解这些系统中的电能质量问题，可以用不同的UPQC结构，并基于供电系统的类型进行分类。除了一个额外的三相系统中的电压不平衡补偿，与电压相关的电能质量问题和单相和三相系统相似。对一个单项系统，负载无功电流和电流谐波

15、是主要的因素。在三相三线（3P3W）系统中，需要考虑除无功和谐波电流之外的电流不平衡。此外，三相四线制系统需要一个额外的中性线电流补偿回路。图4位普遍采用的UPQC系统结构，补偿单相双线制供电系统中的电能质量问题，供电系统由两个H桥变换器组成（总共有8个半导体开关管）【11,23,37,40,41,53,55,64,76,79,86,104,107,145,146,150,155,156,163】。图4展示了基于VSI的单相双线制UPQC拓扑。【11】中，基于CSI的拓扑也可以由单相双线制UPQC实现。Nasiri和Emadi介绍了两种额外的减小单相UPQC零件的外形【40】，叫做三桥臂单相U

16、PQC（总共6个半导体开关管），如图5所示，图6为半桥单相UPQC（共4个开关管）。这些拓扑可用于低成本和低功率情况下。在三桥臂拓扑中，串联变换器由开关S1和S2组成，然而，开关管S3和S4位并联变换器。第三桥臂（S5和S6）对串并联变换器都相同。每个串并联变换器组成半桥拓扑的一个桥臂。减少的开关器件可能影响UPQC的补偿效果。基于UPQC系统的半桥拓扑可在57, 83, 106, 150, 156中找到。Zhang et al.【93】考虑用一个双向两桥臂DC/DC隔离变换器拓扑来隔离UPQC串并联变换器。两个变换器可通过高频变压器互相连接。像双向隔离DC/DC变换器一样，通过调整两变换器之

17、间的电压相移来控制量变换器之间的功率转换。一些非线性负荷，比如三相三线制的可调速传动装置，电流调节器，频率变换器，电弧机械，电弧炉，实施之前组合的电能质量问题。图7位三相三线制的基于VSI的UPQC。这是研究最广的UPQC系统结构1215, 1720, 22, 24, 26, 29, 3234,36, 38, 39, 42, 4450, 52, 54, 56, 5961, 63,65, 67, 68, 71, 72, 74, 75, 80, 84, 87, 91,92, 94100, 103, 109, 112, 113, 115, 117, 119,120, 124, 127, 131139

18、, 141, 143, 148, 149,151153, 158, 161, 167, 168。除了三相负荷，很多工业厂房由组合负载组成，如各种单相负荷和三相负荷，由三相四线制电源提供。四线制的存在，使中性线形成一个过多的中性线电流，因此，需要额外的补偿要求。为了减轻三相四线制系统的中性线电流，设计了各种各样的并联变换器结构，叫做两分离电容（2C）【16,30,70,82,89,114,118,154,166】，四桥臂（4L）【51,108,122,135】和三H桥【21,43,49,126】。图8-10为基于2C,4L和3HB拓扑的三相四线制UPQC结构。2C拓扑由两个直流侧分开的电容组成。

19、电容的中点希望为零电位，并作为连接零线的线。在2C拓扑中，通过两个电容防止回路电流的大小来保持相等的电压很重要。这需要给2C拓扑中的直流桥电容电压调整一个额外的控制回路。4L拓扑中，如图9，一个额外的桥臂（两个半导体开关）被用来补偿负载中性电流。由于增加了4桥臂，4L拓扑可能提供更好的中性线电流控制。3HB拓扑使用三个单相H桥变换器，连接UPQC相同的直流桥。如图10所示，展示了一个UPQC系统结构，其中，并联变换器由3H桥组成。49中，串联变换器配置为3HB，而并联变换器为2C来补偿中性线电流。同理，【21,25】为三相三线制UPQC系统的串联变流器的3HB结构。【126】中使超导磁储能与基

20、于串联变流器的3HB三相三线制UPQC系统结合。此外，43, 78, 129中列出了串并联变流器都为3HB单元（共24个开关管）的结构。【169】给出的使用2C,4L和3HB拓扑作为并联有源滤波器的对比研究，表明同样适用于UPQC系统的并联部分。对于高压应用，减少UPQC系统中的电压的1.732【169】，可以考虑使用3HB拓扑。然而，这样的结构会增加半导体器件的总数，UPQC系统损耗，尺寸和系统成本。【135】中，中性线电流补偿拓扑由三相三线制UPQC组成，一个额外的星形或T形连接的变压器使零序电流部分流通。3）基于UPQC结构的分类：这个部分给出了不同UPQC结构的综述。1）左右并联的UP

21、QC（UPQC-R和UPQC-L）：因为UPQC有两个背靠背的相连的变换器，可以基于并联变流器相对于串联变流器的位置进行分类。并联变流器可放在右边（因此兼做右并联UPQC（UPQC-R）720, 22, 23, 25, 26, 2840, 42, 4456,5884, 8697, 99127, 129144, 153168，或者左边（因此叫做左并联UPQC）7, 21, 24,27, 41, 43, 57, 85, 98, 128, 145, 152。图1和图3-10代表UPQC-R系统结构，图11位UPQC-L结构。在两个结构中，UPQC-R使用最为普遍。在UPQC-R中，流过串联变压器的电

22、流几乎为正弦，与系统负荷电流的性质无关（有效提供并联变流器补偿电流谐波，无功电流，不平衡等等）。因此，相对于UPQC-L，UPQC-R提供一个更改的UPQC性能。UPQC-L结构优势用在特殊的场合，例如，防止并联变流器和无源滤波器之间的干扰。2）不同线路相互连接的UPQC（UPQC-I）：图12描述了一个由Jindal et al.提出的有趣的UPQC系统结构，【78】其中UPQC的两个变换器连接在两条配电线路之间。一个变换器和一条配电线路串联，另一条与第二条支路并联。在这样的结构中，可以同时控制两个支路电压。此外，UPQC-I可以控制两条支路的实际功率。然而，这种结构有一定的局限性，可用在特

23、殊场合。只有在与变换器并联的支路上，与电流相关的问题（例如谐波和不平衡）才可以进行有效的补偿。同理，在与变换器串联的支路中，电压中的谐波只能被充分的减小。3）多路转换UPQC（UPQC-MC）：研究者已经发现，通过考虑添加变换器支持直流侧可以提高系统的性能【17,19，,62,66】。为了进一步提高系统性能，【17】和【66】讨论了使用蓄电池和大电容。附加的变换器可以用不同方式连接，例如，与支路并联【17,19,62,66】或与相邻的支路串并联【105】。Graovac et al.【19】采用这种结构作为UPQS。Wong et al.【17】把这种结构叫做DS-UniCon（配电系统统一调

24、节器），然而，Mohammadi et al.【105】把这种结构叫做MC-UPQC（多路转换UPQC）。在MC-UPQC中，附加的变换器于相邻的支路串联。和UPQC-I类似，MC-UPQC可以连接在两条不同支路之间。本文中，把使用具有三个变换器的结构来实现UPQC系统叫做多路转换UPQC（UPQC-MC）。图13为UPQC-MC图。4）模块化UPQC（UPQC-MD）：图14【147】说明了由Han et al.介绍的模块化UPQC结构（本文叫做UPQC-MD）。这种结构通过使用一些H桥模型来实现，与在每相串联的连接一些单相UPQC一样。【128】和【147】中，UPQC并联部分的H桥模型通

25、过一个多绕组变压器串联，而串联部分的H桥直接串联并插入配电支路中，不采用串联浇注绝缘变压器。【88,110,128】中，串联变换器的H桥并联并依次插入串联变压器中。随着模型数量的增加，每个单独H桥的电压会减小，因此，这在使用中压来获得更高功率水平很有帮助。每相两串联H桥的UPQC-MD可以获得四H桥（16个半导体开关），例如，三相系统采用48个半导体开关。5）多电平UPQC（UPQC-ML）：Rubilar et al.已经研制出基于三电平中性点钳位拓扑的UPQC【88】。在这篇文章中，这种结构叫做UPQC-ML。图15位UPQC-ML系统结构。三电平拓扑所需的半导体器件为两电平UPQC系统的

26、两倍【24】。和UPQC-MD相同，UPQC-ML可以代替用来实现更高功率等级。基于这个要求，UPQC-ML可以实现三电平，五电平，七电平等等。6）三相三线到三相四线配电系统UPQC（UPQC-D）：三相四线制配电系统通常由一个沿着变电所的三相输电线的中性导体来实现，或者在配电侧使用一个星-三角连接的变压器。108为一种三相四线制的基于UPQC配电系统的新拓扑。使用这个拓扑中，有可能从基于UPQC的三相三线制的系统延伸到三相四线制系统，这里UPQC-D参考了三相三线到三相四线制的分布式UPQC。图16给出了UPQC-D的系统结构。在UPQC串联部分的串联变压器的中点，作为三相四线制系统中的中性

27、点。因此，及时使用的功率为三相三线制，三相四线制系统也很容易用在三相三线制系统应用中。在三相三线制UPQC中增加一个桥臂来补偿流过变压器中性点的中性电流，就可以确定流过中性点的电流为0.因此，变压器中性点可以维持在虚拟的零电位。7）与分布式电源协调的UPQC（UPQC-DG）：太阳能和丰额那个逐渐成为备用电源。UPQC可以与一个或多个分布式发电系统相结合【39,63,86,98,152】。因此，图17为UPQC-DG的系统结构。如图所示，DG系统的输出与UPQC的直流部分相连。分布式功率可通过UPQC进行控制，给除电压和电流电能质量问题之外的连接在计算机的负荷供电。另外，电池可以与直流部分相连

28、，因此，多余的分布式电源的能量可以储存起来。发生电压中断时，UPQC-DG系统可以通过提供能量给负载而获得额外的增益（不间断电能操作）。此外，分布式功率可以相互转移（给电网和负荷的能量），或者孤岛模式（给特定负荷供电）等等。到目前为止，一些有趣的UPQC系统结构受到关注。一些结构可能存在限制，界面问题，增加所有电路的复杂性及成本。这些结构在实际应用过程中都需要充分考虑这些方面。然而，在某些情况下，这些拓扑可以用在基于UPQC系统的结构中。B、基于电压降落补偿方法的分类系统的电压降落是一个重要的电能质量问题。在系统中使用UPQC来减小电压降落已经备受关注。本节给出了基于减小电压降落的方法的UPQ

29、C分类。在UPQC的应用中，现有文献主要有四种方法对电压降落进行补偿。1）有源控制（UPQC-P）：这种方法中，使用有功功率缓解电压降落，因此命名为UPQC-P（P为有功功率）。原则上，为了补偿电压降落，同相电压分量串联接入串联变换器中【143】-【156】。这种桐乡分量等于从想得到的负载电压中所减小的电压大小。为了实现有效的电压降落补偿，UPQC的并联变流器获得所需的有功功率，这些功率为串联变流器和与UPQC相关的功率损失之和。因此，可以得出UPQC-P方法中电压降落补偿过程中所增加的电源电流。2）无功功率控制（UPQC-Q）：电压降落也可以由通过一系列UPQC变换器的内部无功功率来减轻【1

30、57】-【159】，【161,167】。在这种情况下叫做UPQC-Q（Q为无功功率）。这个概念是通过一系列UPQC注入正交电压，因此电源电压矢量和注入的电压等于负荷终端要求的额定电压。UPQC并联变换器需要在源端维持一个整功率因素操作。因此，由电源电压正交输入串联变流器电压，不再需要补偿系统电压降落所需的有功功率。然而，合成电压给电源电压期望的相移。为了补偿一个等百分比降落，UPQC-Q需要比UPQC-P更大的串联输入电压。这增加了UPQC-Q中串联变换器要求的比率。此外，UPQC-Q不能使系统膨胀得到缓和。在上述所讨论的两种方法中，UPQC-P是对电压降落补偿最普遍的方法。3）最小功率负载（

31、UPQC-VAmin）：最近，在电压降落补偿过程中，有人试图是UPQC的功率负载最小化【160】-【167】。这种方法不是输入正交或同相串联电压，而是给电源电流输入一个期待的最佳角度。这种采用UPQC补偿电压降落的方法叫做UPQC-VAmin。除了输入串联电压，当确定UPQC最小的功率负荷时，需要考虑由并联变换器引起的电流损耗（维持直流侧和总功率平衡）。在【165】中比较了功率负载与使用UPQC-P的减小电压降落，UPQC-Q和UPQC-VAmin方法。4）有功和无功同时控制（UPQC-S）：这种方法和UPQC-VAmin相似，其中串联变流器传送有功和无功功率。在这种方法中，不像UPQC-VA

32、min，是利用串联变流器功率负载得到最小值。控制UPQC的串联变流器来解决电压降落或膨胀补偿，并用并联变流器补偿无功功率。因此，这种情况下，UPQC串联变流器传送有功和无功功率，命名为UPQC-S（S为复合功率）【168】。UPQC作为UPQC-S的控制包含一些控制回路，因此，设计相对复杂。然而，用DSP控制很容易实现【168】。上述讨论的两种方法，UPQC-VAmin和UPQC-S，为提高电能质量这个领域中的新研究方向，使用UPQC中的串联变换器效果最佳。此外，UPQC-I, UPQC-MC, UPQCMD,UPQC-ML, UPQC-D和UPQC-DG的概念在未来UPQC的应用中提供了有趣

33、的特征。四、UPQC首字母缩略词在前面的章节中描述了一些基于特定功能、拓扑或应用的首字母缩略词。这12个关键的缩略词叫做UPQC-R, UPQCL, UPQC-I, UPQC-MC, UPQC-MD, UPQC-ML, UPQC-D,UPQC-DG, UPQC-P, UPQC-Q, UPQC-S, and UPQC-VAmin,如表1所示。这些缩略词可以更简明的概括UPQC在应用中的关键特征。通常情况下，UPQC-I,UPQC-MC,UPQC-MD,UPQC-ML,UPQC-D,和UPQC-DG是基于VSI和CSI变换器拓扑。另外，这些拓扑可以配置为UPQC-R或UPQC-L。除了UPQC-D

34、（为三相四线制系统的特殊情况），其他所有的结构在1P2W, 3P3W和3P4W系统中都可以实现。此外，UPQC控制器可以以UPQC-P, UPQC-Q, UPQCVAmin或UPQC-S方法为基础。基于上述讨论的分类，UPQC可以分为50多种可能的情况。五、UPQC控制技术在任何电力电子系统中，控制策略是最关键的部分，它决定特定系统的功能。UPQC系统的有效性仅依赖于控制算法。UPQC的控制策略决定参考信号（电流和电压），决定变换器开关的开关瞬间，就可得到期望的效果。现有的文献中由一些控制策略，算法和技术，已经成功应用于UPQC系统中。例如，基于快速傅里叶变换的频域法，由于计算量大且计算延时而

35、不受欢迎。时域中的UPQC控制方法是基于以电压或电流信号的补偿要求的顺势推倒。在时域中有很多控制方法。这里简单介绍几种。使用最多的UPQC时域控制方法是瞬时有功或无功和三相pq理论【170】和同步参考坐标系方法或三相dq理论【171】。这些方法把ABC坐标系下的电压电流信号转换为静止的参考坐标系（pq理论）或同步旋转坐标系（dq理论）来分离基波与谐波。在pq理论中，计算瞬时有功和无功，而dq理论只处理电源电压，与电流无关。这些理论的有趣特性是与基本元件（pq理论）及畸变电压电流中的基本元件（dq理论）有关的有功和无功功率是直流分量。通过低通滤波器（LPF）或者高通滤波器（HPF）都很容易提取这

36、些分量。由于直流信号的提取，在坐标系中信号的滤除对任何由LPF产生的相角误差都很敏感。然而，这些低通或高通滤波器的截止频率可能影响控制器的动态特性。基于三相pq的UPQC控制器可在14, 16, 17, 27, 32, 52, 98, 104, 109, 113,114和126中找到，在12, 18, 19, 22, 25, 26, 33, 45, 47, 68, 75,81, 84, 88, 89, 95, 105, 111, 112, 114, 117,121, 128, 135, 143, 152, 153, 158, 161, and 167中可以找到基于dq方法的控制器。当电源电压畸

37、变或不平衡时，最初的三相pq理论存在限制。为了克服这个缺陷，已经参考pqr理论改进了最初的pq理论。基于改进的pqr理论的UPQC控制器可在49, 63, 70,82, 116, 131和147中找到。此外，已经改进了三相pq和三相dq理论，这些方法的优点广泛应用于单相APF【172,173】，包括UPQC系统【37,55,79,94,107,108,130】。【46】给出了一个简单的叫做单位向量模板生成（UVTG）的控制方法。这种方法采用一个锁相环来产生单相或三相系统的单位向量模板。【155】给出了基于UVTG单相系统的实验评估。另一方面，Khoor和Machmoum 54给了一个类似的电压

38、电流扰动检测的方法。这种方法不需要频率同步器，例如PLL。Ghosh et al. 41采用了一种极点移动的控制方法。这是一种离散时间控制方法，其中，通过改变初始的开环极点来选择闭环极点。【51】和【76】介绍了基于控制器的开关变换器的概念，叫做单循环控制（OCC）。OCC控制器通常采用一个具有重置功能的积分器来使控制变量在每个开关周期中达到控制目标。OCC具有快速响应和高精度的优点【51】。在【94】中，在正常工作状态下，没有使用UPQC的串联变换器增大他的实际容量。为了得到串联变流器最大利用率，形成了功率角控制（PAC）的概念。UPQC功率角控制的概念证明对电源与负荷电压之间的功率角进行适

39、当控制，串联和并联变流器对负载有功功率都有需求，且不会影响UPQC的额定功率【94】。这确实可以减小UPQC并联变换器的综合评价。模型预测控制（MPC）考虑了系统动态模型，控制目标，Zhang et al.提出了MPC对UPQC的约束条件【125】。MPC可以处理多变量控制问题，并有相对简单的在线计算。Li et al. 62介绍了一种基于H的模型匹配控制，为对UPQC的有效和鲁棒控制来追踪变换器输出波形。另外，Kwan et al. 106给出了UPQC的基于模型的通过H回路成型的解决方法。UPQC建模为处理串并联变换器之间耦合效应的多输入多输出系统。此外，可以整合卡尔曼滤波器来获得电源电压

40、和负载电流的谐波【59,106,125,】。Kamran and Habetler 12提出了一种基于无差拍控制的技术，其中把UPQC变换器连接作为单一机组【12,22】。整个系统可建模为一个单一的多输入多输出系统。这改进了通过分开控制变换器控制性能，减小了能量的转换。这种系统有快速的动态响应和稳定的高精度。【151,141】描述了基于线性化的由反馈理论形成的非线性控制规则。【162】中.采用了具有固定频率的滑膜控制器来控制UPQC的串联变换器。也使用了粒子群优化算法技术来制作UPQC的控制器【99,129,165】。此外，ANN技术也可以有效处理多输入多输出控制系统。因此，可以使用ANN技术

41、研制UPQC的控制器来补偿不同与电压或电流有关的问题【34，50,65,68,69,136】。Banaei and Hosseini 68介绍了一种前馈的ANN控制来分离非线性负荷中的谐波成分。【34】和【69】中采用了反向传播的ANN技术。时域和频域技术存在一些缺点和限制。为了克服这些问题，一些研究者提出了小波分析技术，故障检测工具，定位及不同电力系统暂态分类。通过使用多分辨率分析，小波变换可以根据频率分量形成一个时变信号。Elnady et al. 24，Forghani et al. 77和Karthikeyan et al. 133采用了小波变换技术来控制UPQC。当系统电源电压不平衡

42、时，在UPQC应用中通常采用对称分量法来获得基波正序分量【25,31-33,43,72】。电压闪变14, 31, 45, 46,144, 155及不平衡81, 117, 144, 166受到特别关注。UPQC可以作为解决有电弧炉负荷产生的闪变问题最有效的电能质量调节器【14,31,45,47】。可以采用基于dq理论的方法【45】，或者使用对称分量法【31】。后者更有效，因为电弧炉产生正序分量电压的闪变和三相电压不平衡。此外，对于不平衡电源电压下的正序分量电压快速精确的检测，Rodriguez et al. 29提出了一种PLL同步双框架方法。此外，UPQC可用来增强通过风力发电厂连接一个提高风电场的整体性能【71,85,102,153】，甚至是感应电动机类型的负荷瞬态特性【100】。UPQC的优化设计也需要研究容量等级问题【21,102,113,148】，保护问