基于最小能量法的DVR控制算法

考虑动态电压恢复器(DVR)在不同的补偿方式下对装置的能量要求不同,针对如何实现DVR最小能量补偿进行研究,将电压补偿情况分为7种(5种为电压暂降情况,2种为电压突升情况),并根据每种情况的各自幅值、相角特点,计算DVR输出的补偿电压的幅值和相角,并给出最小能量补偿的依据.同时,在DVR传统结构上进行改进,以最新的三单相独立补偿取代传统的三相同时补偿,形成3个独立的充电电路、储能电容和输出补偿电路,提高了DVR的响应速度和精度,而且增加了抑制电压突升的功能.在Matlab/Simulink仿真软件下进行的单相电压跌落补偿试验,仿真结果显示,所提的补偿算法在不同电压突变情况下,均可对系统进行恰当的电压补偿,并能保证DVR消耗的能量最小.     

线电压补偿型动态电压调节器(DVR)的原理与实现

该文提出了基于线电压补偿的三相动态电压补偿器拓扑结构。给出了补偿算法及控制方式。解决了锁相、电压不平衡补偿、电压有效利用、低通滤波、电压泵升等技术问题。通过动态电压波动补偿示例，说明论文所实现的DVR样机的有效性。     

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。     

新型软件锁相环在动态电压恢复器中的应用

动态电压恢复器是一种新型电能质量调节装置,它能有效抑制电网电压波动对敏感负载的影响.针对在电网电压畸变的情况下,需要准确捕获电压基波正序相位的问题,文中提出了一种新型软件锁相环(Soft Phade LockedLoop,SPLL),它能够在电网电压存在跌落、谐波、频漂、三相不平衡等多种情况下准确检测基波正序的相位,从而使动态电压恢复器获得较好的补偿效果.该软件锁相环的理论分析结果已为仿真和实验所验证.     

一种新型低压电网动态电压恢复器的仿真分析

动态电压恢复器（DVR）具有良好的动态性能,对电网电压波动有着很好的调节作用。提出了一种用于低压电网的新型动态电压恢复器．详细介绍了该DVR的工作原理,包括其主电路结构、检测算法和控制策略。并在仿真软件PSIM中建立了该DVR的详细模型．对电压波动情况下的DVR电压补偿过程进行仿真。仿真结果表明,该新型DVR具有较理想的动态特性和补偿效果。     

DVR电压波形跟踪无差拍控制方法

针对动态电压恢复器DVR(Dynamic Voltage Restorer)电压补偿信号的不确定性,根据选择的DVR逆变电路进行了无差拍控制算法研究。对于任意负载模型。利用系统的状态方程和状态变量的信息,结合状态观测器和电压、电流预测算法,推算出下一采样周期的逆变器开关控制量,使输出电压跟踪参考电压。实现了对不确定电压补偿分量的跟踪补偿控制。提出了一个具体的实现方案,仿真结果验证了算法的正确性和可行性。     

2MVA无串联变压器级联多电平动态电压调节器的设计与仿真

研究了基于级联多电平结构的无串联注入变压器的2MVA动态电压调节器(Dynamicvoltagerestorer,DVR)的系统设计方案,针对DVR的主电路拓扑、电压暂降检测算法、底层载波移相控制策略、储能计算、滤波器设计及逆变器部分的损耗进行了分析研究,并对某生产基地6kV系统的电压暂降问题完成了DVR装置主电路参数和控制电路的功能设计,采用仿真软件EMTDC/PSCAD进行了仿真研究,验证了文中所提设计方案的正确性及有效性。     

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。     

动态电压恢复器对微机保护影响的仿真研究

为了分析DVR对配电系统的影响,介绍了DVR的原理、结构,论述了DVR在配电系统的作用,接着针对DVR对微机电流保护中的影响做了仿真。仿真分析表明：DVR的接入使得配电系统电流保护的灵敏度提高,但使电流保护失去了选择性。针对这一问题,提出了解决方案,仿真结果验证了方案的正确性。     

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。     

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.     

基于三相光伏并网系统的DVR模糊PID控制应用研究

光伏发电系统极易受外界条件的影响而出现电压波动及谐波,由于其时变、非线性、多变量的特性,仅由常规PID控制或是模糊控制调节器进行控制,存在对于跟踪指令值与抑制扰动的需求之间、稳态与动态性能之间、控制性能和鲁棒性之间的矛盾。利用动态电压补偿器消除光伏阵列的电压波动、跌落、闪变,以及电压的三相不平衡问题,并在常规PID控制的基础上,以被控对象的指令值与实际值的误差及其变化率作为输入,用模糊推理对PID的3个参数K_p、K_i、K_d进行在线自整定,以满足指令值与反馈值不断变化时误差及其变化率对控制器的不同要求。最后通过仿真证明了系统控制效果理想,动态响应速度更快,稳态误差更小,被控对象具备良好的动、静态性能。     

A comprehensive review of dynamic voltage restorers

During the last half century the Power Quality (PQ) related problems have become important issues. Many solutions have been proposed to address the PQ problems. The most attractive and flexible way is to use power electronic converter based devices such as Dynamic Voltage Restorer (DVR), Distribution Static Compensator (DSTATCOM), Unified Power Quality Conditioner (UPQC), Uninterruptible Power Supply (UPS), and other devices usually called custom power devices. Among custom power devices, the DVR is the most economical solution to overcome the voltage-related PQ problems. Intensive research has been done in the field of DVR and the field is rather mature now. But, a survey on the published papers showed that there is not any published paper that reviews the DVR technology. This paper tends to provide a comprehensive review on the DVR topologies, control strategies and applications. We will consider all of the fast voltage compensators, i.e. the devices called Static Series Compensator (SSC), sag corrector, Dynamic Sag Corrector (DySC), and other similar devices are also considered. All of these devices will be called DVR since they operate almost in the same way. Some comparative conclusions are also provided. This paper can be beneficial for the researchers and engineers, who want to do investigations on DVRs.     

动态电压恢复器的模型预测控制

为了提高动态电压恢复器的响应速度和稳态精度,提出了基于模型预测控制的控制策略,详细分析了控制器参数设计方法。在分析动态电压恢复器主电路模型的基础上,采用内环电流控制器对模型进行改进,得出模型预测控制所需的被控对象一步预测模型,设计了模型预测控制器。所提控制算法克服了基于非参数预测模型的模型预测控制由于算法复杂、参数调整困难,计算量大,很难直接应用到电力系统这样的快速实时系统中的问题,同时实现了预测控制滚动优化、反馈校正的优点。在满意的稳定精度下,明显提高了系统的动态响应速度。与经典控制策略的实验对比分析,     

基于飞轮储能的动态电压恢复器补偿策略的研究

针对目前无储能装置动态电压恢复器(DVR)的不足,研究了基于飞轮储能的新型DVR系统。文中介绍了系统的拓扑结构和工作原理;结合飞轮储能装置的特点对补偿策略进行了分析比较,指出综合补偿策略在考虑注入补偿电压能力的同时,优化了DVR与电网的能量交换过程,延长了有效补偿时间;为了克服以往综合补偿策略在求解相量角α时计算量大和不考虑能量倒灌的缺点,通过对输出有功功率-相量角(PDVR-α)曲线和视在功率-相量角(SDVR-α)曲线的分析,提出了一种新型的α求解方法;仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

级联型超导储能系统的整体协调控制方法

提出了级联型超导储能系统的整体协调控制方法,当系统未产生电压凹陷时,级联型逆变器通过相位控制实现对超导磁体的充电和电流维持;当系统产生电压凹陷时,通过状态空间反馈的方法迅速实现完全补偿,以保护电压敏感的负载;当凹陷解除时,又通过相角的渐变从电网吸收能量,以补偿超导磁体中能量的消耗。同时,在电流调节器的控制中,采用统一PI电压控制模式以保持级联逆变器直流母线电压的稳定。系统仿真结果表明,本文提出的方法控制电压凹陷的效果较好。     

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。     

Voltage sag compensation with minimum energy injection by use of a micro‐SMES

This paper presents a method to compensate voltage sags with minimum energy injection for a series‐connected voltage restorer using a micro‐SMES. A circuit for extracting the fundamental symmetrical components from sag voltages and a minimum energy injection algorithm is described. Simulations of voltage sag compensation have been carried out using PSCAD/EMTDC for various faults. The simulation results confirm the validity of the proposed method and show the possibility of reducing the size of energy storage devices. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(3): 70–80, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10047     

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。     

动态电压恢复器的改进最小能量控制

动态电压恢复器(DVR)被用来补偿电压凹陷,它的补偿能力主要决定于最大电压注入能力和存储的能量。为了使DVR的有功输出PDVR最小化,同时减轻对负荷的扰动,文中采用了负荷端电压相量角α按恒定步长△α缓慢变化的控制策略,根据对电压凹陷期间DVR装置的PDVR-α曲线的分析,提出了通过判断特定量的符号决定补偿方向的DVR的改进最小能量补偿控制方式,比直接求最优α角的计算量小,并且分析了考虑DVR注入电压限值的改进最小能量控制。仿真结果证明了该方法比传统控制方式更能有效地减少DVR的有功输出,比直接计算最优α角的最小能量控制方式在凹陷开始和结束的暂态过程中使负荷端电压的变化更加平稳,对敏感负荷造成的扰动更小。