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担制策略.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.     

级联多电平技术在动态电压恢复器中的研究

为了改善电压跌落引起的电能质量降低,分析了电压移位脉宽调制技术后,设计了一种应用十一电平级联逆变结构的无串联变压器的动态电压恢复器(DVR)。该技术基于同相位(IPD)电压移位调制方式对级联逆变结构进行调制,系统采用了改进的"abc-dq"变换检测算法准确、快速检测系统电压的幅值和相位准确,并采用最小电压补偿策略补偿电压跌落。仿真结果表明,该技术提高了逆变器的开关频率,谐波失真小、电压变化率低,完全满足DVR对高电压质量要求的需要。     

动态电压恢复器控制策略研究

电压补偿策略是关系动态电压恢复器(DVR)有效工作的最重要策略。首先,简述了跌落前电压补偿法、同相电压补偿法、最小能量补偿法等几种补偿方法,然后用相量图的形式详细地分析了上述几种补偿方法的原理。分析表明跌落前电压补偿法能保证跌落前后负载电压的连续性,但输出电压的幅值和功率不受控制;同相电压补偿法输出电压幅值最小、计算简单,但输出电压相角有偏移、功率不受控制;最小能量补偿法能优化输出的功率,但输出电压幅值比较大、相角有偏移。在此基础上提出了一种确定DVR最佳补偿点的方法,结合上述3种方法的优点,在电压跌落的不同的具体情况下寻找最佳补偿点。采用该控制方法的DVR节约了DVR直流侧存储的能量,延长了电压补偿的时间,同时避免了系统侧电压上升时引起能量倒灌导致直流侧过电压的威胁。仿真试验验证了该方法的有效性。     

动态电压恢复器补偿策略的离散相位过渡法

动态电压恢复器(DVR)是补偿电压跌落,避免敏感负荷欠压脱扣的一种现代电力电子设备。针对相位敏感性负载直流电容储能利用率偏低的问题,提出一种基于离散相位过渡法的补偿策略,采用完全补偿法、同相补偿法、最小能量法之间的离散相位平滑过渡,缓解了负载电压相位跳变,有功功率交换降至最小。实验结果表明,该方法可有效延长DVR电压跌落补偿时间,从而降低直流链路电容容量,提高经济性。     

基于软件锁相环的动态电压恢复器补偿策略

根据负荷对电压幅值、相位跳变的敏感程度,可连续运行动态电压恢复器(UDVR)采用不同的电压补偿策略,常见的有跌落前电压补偿法和同相电压补偿法。利用相量图简述了上述2种方法,并提出一种改进的综合电压补偿法。通过调整软件锁相环(SPLL)的输入整定值和PI调节器参数,分别实现了跌落前电压补偿法、同相电压补偿法及改进的综合电压补偿法,并在Matlab/Simulink仿真软件下进行了单相电压跌落补偿实验。仿真结果表明,改进的综合电压补偿法比传统的同相电压补偿法更能有效缓解由电压跌落带来的相位跳变;与传统的跌落前电压补偿法相比,该方法也能有效减小UDVR的注入电压幅值。     

动态电压恢复器控制策略的研究

针对动态电压恢复器(DVR)的电压补偿策略, 首先简述了跌落前电压补偿法、同相电压补偿法、最小能量补偿法等几种方法, 然后用相量图的形式详细地分析了上述几种补偿方法的原理, 并在此基础上提出了1 种确定动态电压恢复器最佳补偿点的方法。采用该控制方法的DVR 节约了DVR 直流侧存储的能量, 延长了电压补偿的时间, 同时避免了系统侧电压上升时引起能量倒灌导致直流侧过电压的威胁。最后用仿真试验的方式验证了该方法的有效性。     

混合级联多电平逆变器在DVR中的应用研究

提出一种改进型混合级联多电平逆变拓扑,分析了其结构及工作原理,该拓扑在混合SPWM方法控制下可获得较高的等效开关频率和较低的开关损耗。将该拓扑应用于动态电压恢复器(DVR)的逆变主电路,在仿真基础上完成了单相混合级联多电平DVR样机软、硬件的设计,以及电压跌落补偿实验,实验结果验证了该拓扑应用于DVR主电路的有效性,同时可提高DVR的容量,改善输出电压谐波特性。     

链式动态电压恢复器的新型控制策略分析与设计

链式动态电压恢复器(DVR)作为一种有效的改善电压跌落问题的设备,近年来已经逐步应用于电力系统中,用以改善用户的电能质量.为此,将级联多电平技术与载波移相技术相结合,针对6 kV配电系统设计了5MVA无耦合变压器的11电平链式DVR,通过将级联多电平逆变器等效线性化,在传统单闭环控制系统基础上,在电压外环控制的同时,引...     

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.     

An optimized compensation strategy of DVR for micro-grid voltage sag

Owing to various characteristics of the voltage sag, it is difficult to satisfy requirements of compensation quality and time by using single compensation method. Furthermore, high-power consumption of the phase jump compensation increases the size and cost of a dynamic voltage restorer (DVR). In order to improve the compensating efficiency of DVR, an optimized compensation strategy is proposed for voltage sag of micro-grid caused by interconnection and sensitive loads. Firstly, the power flow and the maximum compensation time of DVR are analyzed using three basic compensation strategies. Then, the phase jump is corrected by pre-sag compensation. And, a quadratic transition curve, which involves the injected voltage phases of pre-sag strategy and minimum energy strategy, is used to transform pre-sag compensation to minimum energy compensation of DVR. The transition utilizes the storage system to reduce the rate of discharge. As a result, the proposed strategy increases the supporting time for long voltage sags. The analytical study shows that the presented method significantly increases compensation time of DVR. The simulation results performed by MATLAB/SIMULINK also confirm the effectiveness of the proposed method.     

一种补偿电网电压凹陷的DVR优化补偿策略

针对电网中敏感负荷引起的电压凹陷问题,以及提高动态电压恢复器(DVR)的补偿质量,提出了一种优化的综合补偿策略。首先,详细分析了DVR三种基本控制策略的补偿电压与功率流动,推导出最大跌落支持时间;然后,提出了一种跌落前补偿向最小能量补偿过渡的优化综合补偿策略,利用一次过渡曲线将跌落前补偿的电压幅值与相角逐渐过渡到最小能量补偿的值,物理意义明确,减小电压相位跳变的同时增加补偿时间。算例分析结果表明,该法较单一补偿方法显著增加了DVR的补偿时间。仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种新型级联多电平动态电压恢复器的研究

动态电压恢复器(DVR)是一种电压型电能质量补偿装置,串联在电网和负载之间,用于保障负载侧的电能质量.提出了一种新型级联多电平DVR,两个H桥功率单元级联构成一个逆变单元,并依靠整流电路给逆变单元直流侧电容器提供能量.装置采用电容器耦合方式串入电网,选用数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)构成控制系统.进行了详细的硬件和软件设计,实际运行测试结果表明,该级联多电平DVR响应速度快,能够迅速、有效地产生补偿电压,保证了负载侧的用电质量.     

三单相型DVR的分析方法和补偿策略

采用基于暂降前负荷电压的相量图法研究了三单相型动态电压恢复器(DVR)的补偿策略.详细分析了补偿电压和能量回馈限制下的补偿范围,给出了完全补偿策略和最小能量补偿策略的实现方法,所述方法易于实现不平衡电压暂降且负荷不平衡时的补偿.对2种补偿策略进行了对比,其中最小能量补偿可以延长补偿时间,完全补偿控制适用于敏感负荷.通过...     

An optimized compensation strategy ofDVR for micro-grid voltage sag

Introduction: This paper uses a dynamic voltage restorer (DVR) to improve the voltage quality from voltage sags. It is difficult to satisfy various of compensation quality and time of the voltage sag by using single compensation method. Furthermore, high-power consumption of the phase jump compensation increases the size and cost of a dynamic voltage restorer (DVR). Methods & Results: In order to improve the compensating efficiency of DVR, an optimized compensation strategy is proposed for voltage sag of micro-grid caused by interconnection and sensitive loads. The proposed compensation strategy increases the supporting time for long voltage sags. Discussion: Firstly, the power flow and the maximum compensation time of DVR are analyzed using three basic compensation strategies. Then, the phase jump is corrected by pre-sag compensation. And a quadratic transition curve, which involves the injected voltage phases of pre-sag strategy and minimum energy strategy, is used to transform pre-sag compensation to minimum energy compensation of DVR. Conclusions: The transition utilizes the storage system to reduce the rate of discharge. As a result, the proposed strategy increases the supporting time for long voltage sags. The analytical study shows that the presented method significantly increases compensation time of DVR. The simulation results performed by MATLAB/SIMULINK also confirm the effectiveness of the proposed method.     

基于不对称级联逆变器的串联混合有源电力滤波器

提出了一种基于不对称级联多电平逆变器(ACMI)的串联混合有源电力滤波器(SHAPF)及其控制策略.其中,ACMI的各单元逆变器的输出额定电压呈3的幂次方增长,N个单元逆变器的级联可以输出3N电平的阶梯波电压.该SHAPF的串联有源部分被控制为一个幅值由负荷电压基波有效值偏差确定、相位与线路终端电压基波正序分量相同的基波正弦电流源,用同一个装置和同一套控制策略可以实现电源电压扰动(包括谐波、电压降落和不对称等)隔离、负荷谐波电流补偿、负荷节点电压基波幅值调整、线路终端功率因数调整和故障电流限制等功能.与传统SHAPF相比,该SHAPF具有功能多、控制简单、补偿效果好以及其串联有源部分开关损耗小和易于实现大容量化等优点.数学推导和仿真分析验证了该SHAPF及其控制策略的正确性和有效性.     

动态电压恢复器的能量控制研究

为解决传统的同相电压注入策略或缺损电压注入法,由于动态电压恢复器(DVR)注入电压有一定的分量与负载电流同相位,负载将从DVR汲取能量这一问题,针对三相三线制电路中对称故障采用基于瞬时无功功率理论的dq分解法实时检测获得电源侧电压参数,提出了最佳能量注入法,即旋转矢量以使DVR注入电压比电源电压矢量提前一个合适的角度,确保注入能量最小。对于不对称故障,以单相电源为参考电压构造一个虚拟的三相系统,在数学上转化为对称故障来处理。仿真结果验证了以上理论是正确和有效的。     

动态电压恢复器主电路拓扑和控制算法的研究

为了改善动态电压恢复器(DVR)的性能从而进一步提高其补偿电压跌落能力,根据国内外DVR的研究动态,对目前应用的DVR主电路拓扑结构、检测策略及电压补偿控制策略做了深入的比较分析,提出了级联多电平DVR。该DVR与传统结构相比,明显提高了各方面的性能,有效解决了实际应用中使用串联变压器作为电压注入方式带来的问题和不足。改进后的"abc-dq"变换算法具有准确、快速的特点,且考虑了系统的补偿策略,能量稳定控制策略综合了其它几种控制策略的优点同时避免了各自的缺点,优化了DVR与系统的能量交换过程,减少了所需要的设备容量并增加了有效补偿时间,提高了经济性和可靠性。随着电力电子技术和控制理论的发展,DVR的性能必将得到更大的提高。     

动态电压恢复器电压补偿策略的研究

动态电压恢复器(DVR)在保证敏感负荷电压质量的同时与系统间存在能量交换,为了减少DVR的有功输出,提高DVR的补偿极限,文中针对不平衡电压跌落的特点,在考虑不同性质负荷对电压幅值和相移有一定容许范围的基础上,提出了新的最小能量补偿策略。通过对不对称三相电压相量的旋转和对称分量法来确定DVR的最优输出电压。仿真结果证明了该方法比其他电压控制方法更能有效地减少DVR的有功输出,加大了DVR的补偿范围。