動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器控制技術(shù)若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、隨著高精密負(fù)載的使用越來越廣泛，用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求也隨之提高，即便短時(shí)的電壓跌落也會(huì)對(duì)這些負(fù)載造成影響。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)作為一種能夠有效抑制電壓跌落的電力電子裝置，開始成為研究的熱門方向。
　　DVR能夠輸出補(bǔ)償電壓保持負(fù)載電壓穩(wěn)定，一個(gè)很重要的前提就是能夠快速且準(zhǔn)確的檢測(cè)出電壓跌落。由于電網(wǎng)電壓跌落時(shí)其幅值和相位的變化過程會(huì)影響到檢測(cè)方法的性能，因此本文首先分析了七種不同類型電壓跌落的特性，給檢測(cè)方法的設(shè)計(jì)提供了參考依

2、據(jù)。跌落檢測(cè)方法需要在擾動(dòng)較大的電網(wǎng)電壓信號(hào)中較為快速和較為準(zhǔn)確地提取出基波信號(hào)，而且需要適用于檢測(cè)三相和單相電壓跌落。基于全窗式離散傅里葉變換(DFT)的跌落檢測(cè)方法，其濾波能力強(qiáng)，但是檢測(cè)速度慢。而基于短窗式DFT的跌落檢測(cè)方法，檢測(cè)速度快，但是濾波能力弱。因此，針對(duì)這個(gè)問題，本文提出了一種基于改進(jìn)的短窗式DFT的跌落檢測(cè)方法，其在短窗式DFT的基礎(chǔ)上引入了擾動(dòng)濾波器，也就是將若干個(gè)二階陷波器和一個(gè)二階低通濾波器相結(jié)合，改善了短窗式

3、DFT算法的濾波特性，同時(shí)也沒有過于延長(zhǎng)檢測(cè)時(shí)間，在快速性和準(zhǔn)確性上尋找到了一個(gè)折中的方案。
　　直流電源的高額成本會(huì)限制儲(chǔ)能裝置的容量，盡可能地延長(zhǎng)補(bǔ)償時(shí)間對(duì)提高DVR的補(bǔ)償效率是非常重要的。為了避免逆變器過調(diào)制，補(bǔ)償電壓幅值會(huì)限制母線最低放電電壓，也就是母線可以釋放的能量，而輸出有功功率決定了母線放電的速度，因此兩者共同決定了補(bǔ)償時(shí)間的長(zhǎng)短。而調(diào)整補(bǔ)償策略，也就是調(diào)整負(fù)載電壓相位跳變角，可以改變補(bǔ)償電壓幅值和輸出有功功率，也就

4、可以改變補(bǔ)償時(shí)間。對(duì)于最小能量補(bǔ)償策略而言，本質(zhì)上是為了最大化補(bǔ)償時(shí)間，當(dāng)DVR僅輸出零有功功率時(shí)，補(bǔ)償時(shí)間為最長(zhǎng)。但是當(dāng)DVR必須輸出有功功率時(shí)，即便功率為最小，由于此時(shí)補(bǔ)償電壓幅值一般較大，可以釋放的能量較少，其未必能夠提供最長(zhǎng)的補(bǔ)償時(shí)間。因此，本文提出了一種改進(jìn)的最小能量補(bǔ)償策略，根據(jù)電容放電公式建立了補(bǔ)償時(shí)間與負(fù)載電壓相位跳變角的關(guān)系，通過求導(dǎo)得到了最優(yōu)的負(fù)載電壓相位跳變角，從而使得DVR可以提供最長(zhǎng)的補(bǔ)償時(shí)間，并進(jìn)一步分析了單

5、相和三相的補(bǔ)償原理以及補(bǔ)償特性。同時(shí)為了避免補(bǔ)償時(shí)負(fù)載電壓相位突變較大，本文針對(duì)改進(jìn)的最小能量補(bǔ)償策略，提出了一種最優(yōu)的相位過渡方法。
　　DVR作為一種補(bǔ)償電壓跌落的裝置，對(duì)控制策略的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求很高，而電網(wǎng)電壓擾動(dòng)是影響其補(bǔ)償效果的關(guān)鍵因素。本文闡述了應(yīng)用于DVR的基于離散狀態(tài)空間的控制策略的原理，并按照能控標(biāo)準(zhǔn)型建立了包括PI+離散全狀態(tài)反饋在內(nèi)的閉環(huán)模型，以及借助閉環(huán)模型理清了負(fù)載電壓與電網(wǎng)電壓、負(fù)載電流的耦合關(guān)系，并獲得

6、了各自的前饋解耦通道。包含PI調(diào)節(jié)器的離散狀態(tài)反饋控制用于阻尼LC諧振尖峰，增大控制帶寬和提高穩(wěn)定性，并通過前饋解耦的方法抑制電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流擾動(dòng)，增強(qiáng)暫態(tài)性能。該控制策略的參數(shù)較多，雖然利用直接極點(diǎn)配置法設(shè)計(jì)控制器參數(shù)比較簡(jiǎn)便，但是無法直觀地了解參數(shù)設(shè)計(jì)與控制性能的關(guān)系，尤其是PI零點(diǎn)及其阻尼極點(diǎn)的位置較為依賴經(jīng)驗(yàn)。因此，本文提出了一種基于虛擬電阻法的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，利用全狀態(tài)反饋使得濾波電感上串聯(lián)一個(gè)阻值可調(diào)的虛擬電阻。根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差