基于交交变换的动态电压恢复器及其控制策略

传统的动态电压恢复器(DVR)中直流储能环节体积重量大,不易集成,交交变换技术省去实现动态电压补偿,更加经济节约。虚拟整流逆变拓扑作为主电路拓扑,结构简洁,并且能够实现自然换流;单周期控制精度高,动态跟踪性能佳,控制鲁棒性好,应用于DVR可以更好地满足其特殊的快速性要求。在理论分析基础上,研制了实验样机进行实验验证,实验结果验证了变换器的可行性及单周期控制良好的动态特性。

基于电压型逆变器的可连续运行的动态电压恢复器(UDVR)的研究

介绍了基于电压型逆变器的可连续运行的动态电压恢复器结构及工作模式 ,详细分析了其串联和并联侧的工作原理 ,采用了实时性好易于实现的检测方法。仿真及实验验证了采用的检测方法和控制策略的有效性。可连续运行的动态电压恢复器可以有效地抑制电网中各种电压的干扰对敏感负荷产生的不利影响 ,是解决电能质量问题的有效手段之一 。

基于最小有功注入策略的新型级联H桥逆变器动态电压恢复器

基于最小有功注入策略,提出一种新型的动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)结构,其主要结构由基本的级联H桥逆变器和并联的晶闸管开关电感组成。文章分析了新型DVR的电路拓扑和基本原理,推导了最小有功注入策略,分析了DVR的补偿能力和负载功率因数的关系,并设计了合适的控制系统。仿真结果表明,新型DVR可以处理更严重和更长时间的电压跌落,大大减少了DVR的有功注入。

基于最小有功注入策略的级联逆变器动态电压恢复器

基于最小有功注入策略,对使用电容储能的级联逆变器动态电压恢复器(DVR)补偿电压跌落新方法进行了研究,选取负载电流相量为参考相量对DVR进行相量图分析,使各物理量之间的关系更清晰,便于定量求解。定量分析了DVR的补偿能力和负荷功率因数的函数关系,据此得到了4种不同功率因数下DVR注入有功功率和补偿电压跌落的曲线。设计了优化DVR注入有功功率的控制方式,特别考虑了DVR注入电压达到最高限额的补偿情况,仿真结果表明在保证最小电容储能的情况下,最小有功功率注入策略级联逆变器降低了DVR装置与电力系统交换的有功功率以及直流侧电容的容量,可以处理更长时间和更严重的电压跌落。

基于Delta逆变技术的三相动态电压恢复器研制

电压凹陷已成为现代电力用户面临的最严重的电能质量问题之一,对企业造成巨大经济损失。解决电压凹陷的方法是在供电电源与用电设备间安装缓解设备,动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,简称DVR)已成为解决电压凹陷的首选方案。研制了基于Delta逆变技术的三相动态电压恢复器,DVR具有出现异常时退出检修的功能。DVR采用单极倍频正弦脉宽调制算法计算控制脉冲的宽度,该算法计算量小。最后给出了DVR的结构和实验结果。

基于不对称级联型多电平逆变器的动态电压恢复器研究

提出了一种基于不对称级联型多电平逆变器(ACMI)的动态电压恢复器(DVR)及其控制策略。该DVR在结构上采用不对称级联型多电平逆变器,易于实现装置的大容量化;控制策略上先采用跌落前电压补偿法,然后平缓过渡到同相位电压补偿法,在这种控制策略下,系统电压发生幅值和相位跳变时,能够保证负载电压平滑无突变,减小了对相位突变敏感负荷的影响,补偿效果接近跌落前电压补偿法,而所需补偿的能量与同相位电压补偿法接近。Matlab仿真试验验证了该系统结构和控制策略的实用性、有效性。

级联多电平动态电压恢复器的仿真与试验研究

以我国基于级联多电平结构、无串联注入变压器、中压等级的2MVA动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)的示范工程为研究背景,提出并分析了系统的设计方案。基于EMTDC/PSCAD进行了大量数字仿真,结果验证了系统设计方案、控制算法的正确性及有效性。通过对所研制的2kVA六单元级联拓扑物理样机的模拟试验,验证了底层控制策略的正确性。

基于Delta逆变技术的不间断动态电压恢复器研究

通过介绍Delta逆变技术的主电路结构和控制方法等相关内容,提出了一种基于Delta逆变技术的不间断动态电压恢复器(UDVR)的系统结构,并详细分析了其控制策略和补偿原理。仿真结果表明,Delta系统可以有效地对电网电压进行动态补偿,使负载获得纯净的正弦输入电压,能满足电力负荷对供电质量日益提高的要求。

基于复合控制策略的无串联变压器型动态电压恢复器

为提高无串联变压器型动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restore,DVR)装置中多电平逆变器的运行性能,使得DVR装置在补偿负载电压的同时能够进一步改善系统电压的谐波特性,提出一种基于比例积分(Proportional Integral,PI)和改进比例谐振(Modified Proportional Resonant,MPR)双闭环控制器并联运行的单相正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)复合控制策略。将SPWM应用于多电平逆变器拓扑结构中,可使逆变器获得较高的等效开关频率以及较低的开关损耗;基于同步速旋转坐标系下的PI控制能够确保DVR装置对负载的电压暂降补偿能力;增加了对指定次谐波补偿的电压环MPR控制,可实现对谐波电压的无静差补偿。理论分析与实验结果验证了所提复合控制策略的可行性和有效性。

基于HPWM调制的动态电压恢复器最大电平输出特性研究

级联H桥型动态电压恢复器(cascadedH-bridge dynamic voltage restorer,CHB-DVR)可以经济、有效的解决中高压系统中的电压跌落问题。分析了混合脉宽调制技术(hybrid pulse width modulation,HPWM)的调制比与电平数目的关系,给出了级联H桥型逆变器最大电平输出条件下调制比满足的范围。针对CHB-DVR在电网电压跌落程度较低时无法保证最大电平输出的问题,通过分析逆变器最大电平输出时调制比满足的条件,提出了在直流侧电压固定的情况下,基于最小能量补偿采取自动调节负荷参考电压相位角的控制策略。该控制策略在不同电网电压跌落程度下,均能保持逆变器最大电平输出,提高了直流侧电压利用率,充分发挥了级联多电平的优势。仿真和实验验证了理论分析的正确性。

动态电压恢复器注入变压器的直流偏磁抑制策略

动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)通过注入变压器串联接入电网与负载之间进行电压闪变抑制,其电压输出形成的直流偏磁是导致注入变压器磁饱和问题的关键,也是该类型DVR工程应用的常见难题。为保证DVR稳定运行,减少变压器的成本和体积,进行变压器的偏磁抑制十分必要。在分析输出变压器偏磁产生机理的基础上,提出一种利用DVR输出电压积分反馈的偏磁抑制策略,系统的幅频特性分析结果表明,该反馈的引入对原有系统并无影响。利用陷波器对积分反馈环节造成的相位偏移问题进行了补偿校正设计。在Matlab/Simulink中搭建了DVR全系统模型,并开展加入偏磁抑制策略前后的仿真分析。在电压跌落平台进行了120 kVA工业样机验证,试验结果验证了所提方法的有效性。

基于Walsh变换的特定谐波消除脉宽调制技术在动态电压恢复器中的应用

基于Walsh变换的特定消谐PWM(selective harmonic elimination PWM,SHEPWM)方法把其对应的Fourier域内的超越非线性方程转化为线性代数方程,在合适的初始条件下,能得到基波幅值和开关角的分段线性关系,从而可实现在线调压和谐波抑制,特别适用于动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)逆变器的控制。本文介绍了Walsh函数,分析了Walsh域SHE线性方程的建立和求解过程,提出了以质心PWM技术产生初始开关角分布模式的方法,有效提高了计算效率,并且针对SHEPWM脉冲的谐波分布特点,给出了逆变器的滤波器设计原则和方法。在200 kVA 级DVR上的实验结果表明,逆变器在整个电压范围内能有效抑制各次谐波并有良好的动态特性,证实了该方法的可行性和有效性。

级联型多电平动态电压恢复器直流侧电压控制方法

针对级联型多电平无串联注入变压器拓扑结构的动态电压恢复器(DVR),详细定量分析DVR的稳态工作特性。分析表明调节补偿电压相角,可以实现稳定直流电容电压。提出通过调节DVR注入电压相角实现快速补偿电网电压跌落的同时保持直流侧电压稳定的控制策略。该控制策略在最小能量补偿模式的基础上,将比例积分控制引入到注入电压生成方法中,DVR从电网吸收或发出有功功率,储能电容随之充电或放电以使电压恢复到额定值。为了减小直流电容间的电压偏差,进而提出采用闭环PI控制解决级联型多电平逆变器工作时H桥单元之间的电容电压均衡问题的方法。仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的可行性。

动态电压恢复器双闭环控制策略的研究

动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,简称DVR)是一种基于逆变电压源型串联类电力电子补偿装置,是目前解决电压跌落问题最经济、有效的手段之一。研究表明,目前采用的负荷电压反馈控制技术,由于滤波器的存在,造成稳定裕度不够和输出电压的阻尼太低,暂态品质一般。介绍了一种新型双闭环控制器,它采用负荷电压外环和滤波器电容电流内环的双闭环控制策略,可使系统的阻尼比和自振荡频率大幅度增加,从而大大改善了DVR装置的动态性能。仿真和实验结果验证了该双闭环控制策略的有效性。

一种用于不对称配电系统的新型动态电压恢复器

配电系统三相电压的不对称会对用户造成一系列不利影响。为此提出了一种适用于不对称配电系统的新型动态电压恢复器。该动态电压恢复器由一传统的三相电压型逆变器和一射极跟随器组成 ,其中 ,三相电压型逆变器用于消除供电电压中负序分量对负荷的影响 ,并将负荷电压恢复到给定的水平 ;射极跟随器用于消除供电电压中零序分量对负荷的影响。

基于共直流电压母线级联型超导储能系统的动态电压恢复器最小能量控制

构造了基于共直流电压母线级联型超导储能系统的动态电压恢复器,根据该装置直流母线电压可控的特点,提出了基于直流母线电压控制的最小能量控制方案。该方案通过控制直流母线电压的幅值,实现了有功功率从电网经十二脉波二极管整流器到直流电压母线的可控传输,减少了对斩波器输出有功功率的需求,降低了超导磁体的储能量,延长了电压暂降的补偿时间。同时,文中还对控制系统进行了整体设计,实现了动态电压的补偿和最小能量控制。仿真结果证明了所提控制策略的可行性。

基于最小能量补偿控制的微网动态电压恢复器

针对目前微网在并网运行模式下或由并网向孤岛运行模式切换中出现的短时电压扰动问题,建立了适合于微网不同运行模式下的动态电压恢复器(DVR)模型。微网中DVR以传统的混合级联H桥多电平逆变器拓扑结构为主体框架,采用一种改进的逆变器最小能量补偿控制策略,该方法物理意义明确,数学推导清晰,在确定DVR最小注入功率角时简洁方便,并能够进一步减少DVR在工作时的能量消耗,延长补偿时间;DVR以微网中自带的风电机组-蓄电池为直流储能单元,降低运行成本;当微网运行于孤岛模式下,DVR工作在微电源方式,可以减少主网的电能供给,提高DVR设备的利用率,实现节能减排。算例仿真结果说明了所提DVR模型的可行性。

基于最小能量补偿法的串联电容耦合型动态电压恢复器运行特性分析

传统动态电压恢复器(DVR)采用同相补偿法治理电压跌落问题时,逆变器输出电压幅值小但有功需求大,而采用最小能量补偿法时,降低了有功需求的同时却增大逆变器输出电压,二者优势难以兼具。基于此,该文提出一种串联电容耦合型DVR,通过与最小能量补偿法的配合,所提结构不仅可实现最小有功输出,还可以显著降低逆变器的输出电压,从而有效地降低逆变器的容量和直流侧电压等级。首先,介绍了串联电容耦合型DVR的基本电路结构及工作原理,并对比分析了其在输出电压大小、功率等级方面的优越性;其次,对逆变器的运行边界进行分析,为避免在负载波动情况下逆变器的输出电压超出其最大输出能力,给出适用于串联电容耦合型DVR的运行状态调整策略,以保证装置的正常稳定运行;然后,分析串联电容对控制系统稳定性及滤波效果的影响,并完成了串联电容耦合型DVR最优拓扑结构的选取;最后,通过仿真和实验充分验证了该文所提串联电容耦合型DVR的有效性与可行性。

微网中基于储能系统的动态电压恢复器研究

引入动态电压恢复器(DVR)来提高微网的电能质量,为给DVR提供工作时所需能量,采用DC-DC斩波器将蓄电池储能系统(BESS)接于DVR中,讨论BESS在微网中的作用,BESS不仅可作为DVR的组成部分,而且可在微网孤岛模式时维持电压、频率恒定和迅速响应波动的负荷,在微网并网时进行功率平滑和削峰填谷。此外,还分析储能系统直流斩波部分的控制,比较d-q变换法与双d-q变换的正负序检测法两种d-q变换法DVR的检测方法。最后,在PSCAD/EMTDC平台上对所提出的微网系统进行仿真分析,结果表明双d-q变换的正负序检测法能快速无延迟地检测出跌落电压,基于BESS的DVR能迅速有效补偿微网的电压暂降,从而维持敏感负荷的电压恒定。

动态电压恢复器的补偿策略研究与仿真分析

该文对基于级联逆变器的动态电压恢复器(DVR)进行了电压跌落补偿策略研究,通过不同跌落程度下的补偿策略分析,推导出DVR补偿时注入有功和负荷功率因数之间的关系。功率因数越低,DVR补偿时消耗的能量越小,越容易实现纯无功补偿。据此,该文对DVR接入系统的拓扑结构加以改进,在负荷端并联一个可调电抗器,电压跌落补偿时投入使用,暂时降低负荷功率因数,以保证DVR在补偿时消耗能量最小。仿真结果表明,暂时降低负荷功率因数的最小能量补偿策略可以有效降低DVR补偿时注入的能量,扩大纯无功补偿的电压跌落范围,延长补偿时间。