柔性变压器（Flexible Transformer）是工频电磁变压器 + 电力电子变流器 + 数字闭环控制融合的新型配电 / 输电装备，突破传统变压器仅能固定变比、机械档位调压的局限，可毫秒级连续、分相、双向调控电压、无功、谐波、三相不平衡，适配高比例光伏、风电接入的新型电网。
统一电能质量调节器（Unified Power Quality Conditioner, UPQC） 是一种基于电力电子技术的电能质量治理装置，主要用于综合补偿电网中的电压和电流质量问题，保障敏感负载的稳定运行。
其核心功能是通过串联变换器和并联变换器的协同工作，实现对电压暂降 / 暂升、谐波、无功功率、三相不平衡等问题的动态补偿。
图2-1 主电路拓扑图
整体拓扑采用“串联+并联”混合架构，以公共直流母线为核心纽带，实现双变流器协同工作，各部件连接关系与功能清晰，具体如下：
补偿电压暂降、暂升、谐波、相位偏移等电压质量问题。
等效为一个可控电压源，通过注入补偿电压维持负载端电压稳定。
串联变流器经输入电感 L1、滤波电容 C1、串联变压器 Ts 串联接入负载/电网端，称为串联变流器，由三相全控电路组成，采用高频 PWM 控制技术，具有双向四象限工作特性。
串联变压器可以是三相耦合的三相变压器，也可以是三个独立的单相变压器组合，其原方串接在交流电网和负载之间，故称为串联变压器，其付方（变流器侧）采用具有中线引出的星型接法。
补偿谐波电流、无功功率、三相不平衡电流等电流质量问题。
等效为一个可控电流源，通过注入补偿电流优化电网电流特性。
并联变流器经输出滤波电感 L2、滤波电容 C2 后并接在负载/电网端，称为并联变流器，采用三相四桥臂拓扑结构，采用高频 PWM 控制技术，具有双向四象限工作特性。
作为整个拓扑的“能量中枢”，连接串联变流器与并联变流器，配备中点接地式直流母线、储能电容及低通滤波器，用于能量存储与双向交换，维持直流母线电压稳定，为双变流器协同工作提供能量支撑，同时可选配超级电容或电池储能模块，实现“源网荷储一体化”，应对长时间断电或深度电压跌落场景；
DSP全数字控制芯片与智能监控模块，连接所有核心部件，负责实时检测、指令下发、协同控制，实现补偿策略的自动调整，同时支持远程诊断与能效分析，提升运维智能化水平;
接入380V/10kV不同电压等级电网，负责采集电网输入电压、电流信号，为后续检测与补偿提供基础，可适配长距离输电、负载分散等复杂电网场景;
连接各类工业、商业负载，输出经过精准补偿的稳定电能，同时实时反馈负载运行状态，便于UPQC动态调整补偿策略，适配不同类型负载的运行需求；
图3-1 硬件设计拓扑结构
控制策略核心在于协同控制串联与并联侧变流器，同时补偿电压与电流类电能质量问题，串联侧以电压外环+电流内环实现负载电压稳压与暂降/跌落补偿；并联侧以电流外环+电压内环治理谐波、无功与三相不平衡 。配合前馈控制（如负载电流、母线电压前馈）提升动态响应。
并联变流器作为基波正弦电流源运行，因此并联变流器的控制是一种电流控制，通过控制并联变流器三相输入电流为三相平衡的正弦电流，且与电网输入电压相位同相，同时支撑直流母线。三相四线结构的并联变流器相当于三个独立的半桥电路组合，因此可以对变流器的三个桥臂分别进行独立控制，从而可以实现相与相之间的补偿功能，实现三相电流平衡。
串联变流器作为基波正弦电压源运行，因此并联变流器的控制是一种电压控制，通过控制其三相输出电压为对称的额定正弦电压，且与电网同相，从而实现柔性电力变压器输出电压平衡。
(1)电压等级变换
实现不同电压等级间的电能传输与匹配，替代传统变压器的变压功能。
(2)电能质量综合治理
可实时补偿电网电压跌落、电压谐波、三相不平衡等问题，有效抑制负载侧扰动对电网的影响，提高供电质量。
(3)双向功率传输
支持能量双向流动，适配分布式电源（光伏、风电）、储能、电动汽车等新型负荷接入，满足有源配电网运行需求。
(4)快速动态响应
响应速度远快于传统变压器，可在毫秒级内应对电网故障、负载突变等暂态过程，提升系统稳定性与抗扰能力。
(5)智能互联与集成化
具备通信、监控、保护一体化特性，易于实现智能配电、柔性互联、即插即用，是未来智能配电网与微电网的核心装备。
研旭公司推出的YXSPACE产品系列，能够将用户设计的图形化的高级语言编写的控制算法（Simulink）转换成DIDO、AIAO量，完成实际硬件控制。同时通过YX-VIEW监控组态软件，对控制器进行实时监控，从而完成模型的调试与验证。其基本控制框图如下所示：
控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建，将模型中的接口与硬件驱动接口绑定后，通过编译工具产生可执行文件，下载至快速原型控制器中运行。对被控对象进行实际控制。
研旭快速原型控制器配套软件YXSPACE-VIEW主要用于配置快速原型控制器外设的工作模式，同时可以实时监测控制过程中的各类运行量，包括采集量、中间控制变量等。另外此软件集成了保护机制，用户只需要设置硬件运行中的极限值，快速原型控制器就会按照此极限值进行实时判断，一旦超过，快速原型控制器会自动停止运行，以达到保护后极功率电路的目的。
VIEW软件中包含控制器设置以及组态区。其中控制器设置界面共有4类控制器设置，包括仿真步长设置，DO控制源设置，QEP/CAP模式设置，PWM模块设置。
在实际使用中，用户只需用鼠标拖动各类控件，移至工作区当中，位置根据需求随意放置。双击控件即可设置控件的地址号，这样可完成控件与模型或者硬件的建立关系，操作及其简便。
5.2 YXPHM三相三桥臂/三相四桥臂全桥子模块
三相桥式全控型变流器在新能源变流器、电机控制、电能质量控制等应用中都非常广泛，其主要由IGBT、二极管、IGBT驱动电路、CPU信号处理单元、继电器、熔断器、传感器、散热器、电容等组成。
三相三桥臂拓扑
三相四桥臂变流器在传统三相三桥臂基础上增加中性线桥臂，由功率开关器件构成，可实现交直流功率变换，核心是通过中性线桥臂主动控制零序分量。
其优势显著：能强效应对三相不平衡负载，即使单相满载仍维持电压对称；可高效抑制 3 次、9 次等零序谐波，降低输出电压畸变率；控制自由度高，能独立调节正序、负序、零序分量，适配新能源发电、微电网等复杂场景；还具备一定容错性，提升系统可靠性，是高供电质量需求场景的优选方案。
三相四桥臂拓扑
功率模块硬件板卡方面主要由主控单元、采集调理单元、功率驱动单元、接口单元和人机界面等组成。
模拟信号：支持最大16通道的ADC采集；
PWM：12通道；
RS485：1通道，支持MODBUS通信协议；
CAN：1通道；
故障反馈信号：1组
线圈控制电路：3个，用于控制功率级接触器等；
电流采集：8通道，使用电流输出型霍尔传感器，经过调理电路后采用放大或者跟随进入ADC单元；
电压采集：6通道，采用差分电路形式采集，交流、直流电压均可进行调理采集；
温度采集：外接NTC-10K电阻，时刻监测功率器件的工作温度。
外扩模拟接口：1个，用于与RCP控制器连接；
外扩数字接口：1个，用于与RCP控制器连接；
IGBT模块：英飞凌公司FF100R12RT4，电流等级分别为100A，电压等级为1200V，或者使用不低于此规格的其他IGBT器件；
SiC模块：安森美公司NTH4L040N120SC1，电流等级为58A，直流侧电压等级为1200V、RDS(ON)=40mΩ，或者使用不低于此规格的其他SiC器件。
直流侧电容：电解电容采用2串4并组合，默认单个电解电容为680uF/450V，整体等效规格为1360uF/900V。
滤波电感：使用5mH(IGBT)或者2.2mH(SiC)规格电感。
传感器：使用电流传c为HCC100BS、LAH25-NP，或者类似规格传感器。
散热器：采用高导热铝材料,标配0824风机加强散热。
接口单元
5.3 YX6000D 多功能可编程双向直流电源/电池模拟器
研旭YX6000D系列大功率双向直流电源采用全数字控制技术，在4U机箱体积内功率可实现20kVA，输出电压可达到800V和1000V，输出电流可达到正负50A~100A，输出具有直流电源和有源负载特性，可运行于两象限方式，交流输入具有主动PFC功能，可输出功率，同时待测设备能量可回馈至电网，具有高效、绿色、环保的特点。YX6000D系列电源具有双向直流电源、有源负载、电池模拟和光伏电池模拟功能，四合一多功能设计，一机多用，采用7英寸彩色液晶显示器和简洁的键盘设计，用户可对YX6000D系列电源的功能和参数进行设置和调节。
直流电源模式
电池模拟模式
电阻模拟（有源负载）模式
研旭YXACS系列大功率回馈式交流源载一体电网模拟器采用全数字控制技术，输出功率可达正负15kVA-600kVA，输出电压范围0~350Vrms，输出电流可达到正负50~500Arms，输出具有交流电源和负载特性，可运行于四象限方式，输入具有主动PFC功能，可输出功率，同时待测设备能量可回馈至电网，具有高效、绿色、环保的特点。YXACS系列电源具有回馈式交流电源、各类交流交流负载功能，采用7英寸彩色液晶显示器和简洁的键盘设计，用户可对YXACS系列回馈式交流源载一体电网模拟器的功能和参数进行设置和调节。
工况描述：通过电网模拟器使三相电压输出电压从220V降至200V，再升至240V的过程，查看柔变串联侧补偿功能，可以查看到负载侧电压在电网波动变化时，幅值不发生改变。
6-1 电网电压波形
6-2 柔边串联侧补偿电压波形
6-3 柔边输出电压波形
工况描述：变压器输出带载A、B、C三相分别带载2800W，1400W，1200W，开启柔变并联侧变流器，查看其电流补偿平衡功能。
工况描述：变压器输出带载A、B、C三相分别带载2800W，1400W，1200W，同时A、B、C三相再带载1100Var无功负载，开启柔变并联侧变流器，查看其补偿功率因数功能。
为了方便查看，将电网电压缩小0.05倍.可以看出随着柔变对无功的补偿，实现了A相电流与A相电压相位基本一致，使功率因数接近单位1。
