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统一电能质量调节器(UPQC)兼有了并联和串联补偿装置的特点，既能抑制电压、电流谐波和电压波动，又能补偿无功电流；电网侧和负载侧出现的电能质量问题都能得到很好的补偿。目前针对UPQC的研究大多数都是基于三相输配电系统的,之前也对三相UPQC进行介绍，针对单相系统的研究还比较少；用户侧多数都是单相系统，随着科技的发展和人们生活水平的提高，现代智能化和高度自动化的用电设备对电能质量提出了更高的要求，因此研究针对单相系统的UPQC非常有必要。
UPQC的总体拓扑结构一般分为两种：一、左串右并型，即串联侧换流器接于电源侧、并联侧换流器接于负载侧。这种拓扑结构主要解决电源电压问题和负载电流问题。二、左并右串型，即并联侧换流器接于电源侧、串联侧换流器接于负载侧。这种拓扑结构主要解决电源电流问题和负载电压问题。实际中大部分采用左串右并型，因此之前的三相UPQC和本文的单相UPQC均采用左串右并类型的拓扑，如下图所示。
UPQC主电路主要由串联侧变流器、并联侧变流器、直流侧电容器、换流变压器、LC滤波电路组成，可以看作由并联APF和串联APF以及几组必要的无源滤波元件组成的。并联侧和串联侧的变流器都是双向的，既可以整流又可以逆变，当变流器处于整流状态时就是交流电网对直流侧电容器进行充电，当变流器处于逆变状态时就对电网电压波动和谐波、电流谐波和无功等进行补偿。
串联侧变流器通过藕合变压器连接在电网与负载之间，主要用来补偿和调节负载端电压并抑制电源电压谐波、骤升和骤降等扰动，给负载提供稳定高质量的电能。并联侧变流器并联连接到负载上，主要作用是抑制负载的谐波电流和补偿无功电流，并且调节两个变流器问直流侧电容器电压，使直流侧电压保持稳定。直流侧的电容器为串并联PWM变流器提供能量。几组LC滤波器的作用是滤除PWM变流器在高频率的开关过程中产生的高次谐波。
UPQC的工作原理：一般情况下将UPQC的并联单元控制为谐波电流源，把串联单元控制为谐波电压源。通过检测和计算电网电压中的基波偏差和谐波量，使串联变流器的输出正好补偿这部分电压基波偏差和谐波量，负载电压便得到额定标准的正弦波；检测和计算出负载电流中的谐波和无功分量，使并联变流器补偿负载所需要的谐波电流和无功电流，这样电网只需提供基波电流，即电网输出标准的正弦电流且与电网输入电压同相，电网输入为单位功率因数。
单相UPQC的等效电路如下图所示。图中Us为电源电压，il为负载电流，Uc为补偿电压，ic为补偿电流，is为电源电流，U1表示电源电压基波分量，Uh表示电源电压谐波部分，△U表示电源电压基波波动分量，ilp负载电流基波有功分量，ilq负载电流基波无功分量，ih负载电流谐波分量。UPQC控制的基本思想是控制串联单元使其为一可控的电压源Uc，控制并联单元使其为一可控的电流源Ic。
当负载电流il中含有谐波量ih，如果并联变流器的补偿电流正好为谐波量ih，则电源只需提供基波分量即可。这样负载侧谐波电流不会流入系统侧，即谐波电流被消除了。即ic=ih;当系统电压Us中含有谐波量Uh和基频波动电压△U，如果串联变流器的补偿电压正好为谐波量Uh和基频波动电压△U，则负载电压正好为基波分量。这样系统侧谐波电压不会影响负载侧，即谐波电压和波动电压被消除了,即Uc=Uh+△U。
作为综合型的电能质量调节装置，UPQC要解决多种电流和电压质量问题，要使UPQC对电能质量具有良好的实时控制效果，就要能将各种电流和电压扰动量准确快速的检测出来，然后来作为UPQC串联单元和并联单元进行综合电能质量治理的控制指令，这样就能使得UPQC补偿具有准确性和实时性。串联部分检测比较简单，只需将测量值与参考值做差即可得到需要补偿的电压信号，并联部分检测方法在单相APF分享过程中已经做了介绍，在此不再赘述，只给出总体控制框图。
采用simulink搭建单相UPQC模型，负载为非线性负载，电网电压在0.5s跌落到0.7pu，0.6s恢复，直流电压参考值为400V，其仿真结果如下：
上图分别为电网电压、负载电压及二者重叠，从仿真结果可以看出，当电压跌落后，UPQC能够及时对跌落电压进行补偿，保证负载电压正常，说明串联部分工作正常。
上图分别为电网电流、负载电流及补偿电流，从仿真结果可以看出，负载电流含有大量谐波，经过串联部分补偿后，电网电流为标准正弦，说明并联部分工作正常，在0.5s时刻电网电流增大，原因为负载降低，需要对串联部分充电导致，间接证明串联部分工作正常。
上图为负载电流THD，从测量结果可以看出，负载电流含有大量谐波，未达到并网要求。
上图为电网电流THD，从仿真结果可以看出，补偿后电网电流畸变率为5%，达到并网要求。
上图为直流电压波形，从仿真结果可以看出，除了在电网电压跌落过程中，直流电压波动较大（逆变补偿负载电压），其他时刻电网电压保持稳定，说明直流电压控制正常。
综上仿真结果可以看出，本文的单相UPQC可以很好的对单相负载谐波电流及电网电压波动进行补偿，并达到补偿目的。