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动态电压恢复器理论及仿真研究

冯小明  
【摘要】:动态电压恢复器(DVR)是目前补偿电压凹陷最为有效的装置。DVR通过向系统中注入标准电压与系统电压的差值来补偿系统电压的畸变,既可以解决电压凹陷、凸起的动态电压质量问题,也可以补偿三相不平衡,电压谐波等稳态电压质量问题。为了提高DVR的动态性能,减少DVR的能量输出,提高DVR的经济性及综合性,本文对DVR的电压凹陷检测算法,DVR系统控制方法和DVR补偿电压计算方法展开了研究,主要的研究成果包括以下几个方面: 利用dq变换的快速性以及形态滤波器所具有的时延短,滤波精度高的特点,首次提出了适用于DVR的电压凹陷形态学—dq变换综合快速检测算法。当电压发生凹陷时,信号经过dq变换以后通过形态滤波器滤波,可以快速、准确检测出电压凹陷的起止时刻、凹陷幅值以及相位跳变角,以达到快速跟踪补偿电压凹陷的目的。该方法具有实现容易,计算速度快等特点。 考虑不同性质负载对电压幅值和相移的允许范围,以及DVR输出电压极限的限制,提出了DVR最优补偿电压计算方法。该方法通过对负载参考电压相角的旋转和幅值的“伸缩”,扩大了DVR的补偿范围,减少了DVR的有功输出。在补偿电压凸起时,能很好地抑制能量倒灌,保证DVR的安全。 针对目前DVR前馈控制系统阻尼弱,稳定裕度不够,负载适应性差的缺点,提出了前馈加PD校正的前馈PD控制方法。通过对DVR系统输出与系统输入以及系统扰动之间传递函数的分析,得出前馈PD控制方法在保证DVR系统稳定的前提下,提高了系统的阻尼,增加了系统的稳定裕度,提高了系统的动态响应速度,同时对电源侧电压的扰动和负载电流的适应性也得到了提高。 针对中低压配电网的特点,考虑DVR装置经济性、可靠性以及综合性,通过对DVR装置的四个主要环节设计方案的比较,确定了三相四线制DVR的主电路结构。该结构可适用于单相DVR,三相三线制DVR。 在电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC的平台上,建立了三相四线制DVR仿真模型,并利用本文所提出的检测算法、补偿电压计算方法以及前馈PD控制方法,对DVR进行了电压凹陷、凸起、不平衡、谐波的补偿研究,同时也进行了DVR的负载适应性实验,仿真结果验证了三相四线制DVR满足设计要求。


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