电力系统中的电能质量问题日趋复杂和严重。统一电能质量调节器(UPQC),集串联型有源电力滤波器和并联型有源电力滤波器于一体,具备综合的电能质量调节功能。为了解决配电系统中供电端和用户端存在的谐波畸变和电压瞬时扰动等多种电能质量问题,本文开展了基于模型预测控制(MPC)和卡尔曼(Kalman)滤波的UPQC的课题研究。论文的主要内容如下:概述了电能质量问题及解决电能质量问题的技术发展状况,着重地介绍了UPQC的概念,比较详尽地调查了UPQC相关的拓扑结构、检测方法和控制方法等关键技术的研究现状。分析了UPQC的基本拓扑及其工作原理和功能。介绍了一些UPQC改进与扩展结构及其特征和优点。给出UPQC的等效电路,对电路进行分析,并据此建立了UPQC的状态空间模型,作为检测方法和控制方法的设计基础。具体开展了以状态空间模型为基础、以Kalman滤波作为检测方法、以MPC作为控制方法的UPQC的研究。阐述了Kalman滤波的原理、特点及设计方法,提出了一种基于Kalman滤波的UPQC检测方法。分析了MPC的原理和特点及设计方法,提出了一种基于MPC控制的UPQC控制方法。深入开展了控制方法的研究,在基本的MPC策略的基础上,针对UPQC的特点,提出了结合线性前馈环节的MPC策略、前馈MPC和反馈MPC相结合策略和异步MPC策略等一系列UPQC控制方法,在有效性和实时性两方面改善UPQC的电能质量综合调节性能。利用Matlab/Simulink工具,实现了Kalman滤波和一系列MPC相关控制的算法,设计出UPQC仿真电路系统,仿真验证UPQC的电能质量综合调节性能。同时利用基于dSPACE的实验装置,实验验证UPQC的电能质量综合调节性能。大量的仿真和实验结果表明,Kalman滤波检测方法可以实现对电能质量问题的准确快速检测,MPC相关控制策略可以实现对电能质量的有效实时控制,基于MPC控制和Kalman滤波的UPQC系统,能够解决配电系统中供电端和用户端存在的电压电流谐波畸变和电压瞬时扰动等多种电能质量问题,具备良好的电能质量综合调节性能。