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。     

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.     

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.     

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。     

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.     

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。     

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。     

基于小波检测的混合级联多电平动态电压恢复器研究

为应对高电压、大容量动态电压恢复器（DVR）的要求,解决功率器件开关频率和电力电子变流装置容量的矛盾,介绍了基于小波变换的奇异性检测算法,能准确检测电压扰动发生的时刻,达成电压补偿的实时性,改善DVR动态性能,并搭建了硬件电路。仿真验证了多电平结构和基于小波变换的检测算法应用于DVR的可行性。     

级联多电平DVR逆变器的损耗分析和计算

由于级联多电平动态电压调节器(DynamicVoltageRestorer,DVR)自身的特点,在不同工作模式下,设备的损耗有所不同。当DVR工作于待机模式时,仅仅需要考虑多重变压器的空载损耗和逆变器开关器件的通态损耗;当DVR处于补偿模式时,需要计算多重变压器的铜耗和铁耗、整流电路损耗、逆变器和Boost电路开关器件的通态损耗和开关损耗。本文着重探讨DVR逆变器的损耗构成,介绍了计算开关器件通态损耗的方法,并利用器件供应商提供的开关损耗曲线给出计算开关损耗的方法,最终得到补偿模式和待机模式下DVR逆变器损耗功率。     

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。     

基于滞环滑模算法的级联型DVR的分程控制

基于滞环伪滑模变结构算法，提出一种分程控制方法。该方法采用滞环降低抖动频率，并通过改变反馈作用大小来进一步优化换流电路的工作性能。分程控制充分利用级联DVR电路的特点，根据电网电压情况将DVR输出电压划分为不同范围，针对不同程度的畸变投入相应数量的功率模块，使控制系统能够优化响应速度，保证受控电压精确跟踪参考信号，维持电压稳定。理论分析表明该算法使功率模块间歇工作，这样可以降低开关损耗，同时分析了系统参数对控制特性以及切换频率的影响。根据DVR数学模型进行仿真，结果表明分程控制算法具有良好的鲁棒性与实时性，能够快速消除电压谐波及凹陷。     

配电网动态电压调节器控制策略的研究

动态电压质量问题随着信息技术和自动化技术的发展越来越受到重视，动态电压调节器（DVR）是解决这一问题的主要手段。作者应用根轨迹法对动态电压调节器电压环控制策略的稳定性加以分析，给出了临界稳定状态下开环根轨迹增益的计算公式。对于这个条件稳定的控制系统利用Bode图分析其相对稳定性，并计算出不同负载下的稳定裕度。得出了DVR负载电压单环反馈系统具有一定的稳定性和较好的控制补偿效果的结论。仿真和实验结果验证了电压环控制方案的可行性和有效性。     

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。     

基于神经元自适应控制的动态电压恢复器研究

针对微电网并网系统中存在的电压跌落电能质量问题,研究了一种基于神经元自适应控制的蓄电池储能动态电压恢复器(DVR)。主要由蓄电池、逆变器、LC滤波器、变压器4个部分组成。其中,为了提升该DVR的控制性能,引入神经元自适应控制算法改进了外环电压PI调节器,实现了外环控制参数的自适应调节,从而得到新的双闭环控制策略。然后,结合空间电压矢量调制法最终实现控制。最后,在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建了基于神经元自适应控制的蓄电池储能DVR的并网系统模型。试验结果表明,采用神经元自适应控制的蓄电池储能DVR能够补偿微电网的电压跌落,具有较强的动态响应能力和抗扰能力。     

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.     

An energy optimized control scheme for a transformerless DVR

The dynamic voltage restorer (DVR) is considered as the most effective and economic solution for voltage disturbances. This paper presents an energy optimized control scheme for a transformerless DVR. The DVR structure is based on a cascaded H-bridge multilevel inverter topology to eliminate the need of insertion transformers. The proposed control algorithm maintains a balanced load-side voltage even during the compensation of unbalanced disturbances with a minimum active power injection. Moreover, the proposed scheme maximizes the ride-though capability of the DVR during voltage sags. This feature is verified by using capacitors instead of dc sources as energy storage elements for the DVR. Furthermore, the proposed minimum energy scheme prevents the rise in the dc-side voltage of the inverter when compensating voltage swells. The performance of the proposed DVR system is evaluated for compensating different types of voltage disturbances. The results validate the robustness and the accuracy of the proposed system.     

中压区域性动态电压恢复器的滤波器参数设计

动态电压补偿器(DVR)可治理配电网中的电压的跌落和不对称等动态电能质量问题,其输出滤波器的参数设计将影响电压跌落的补偿效果。本文对应用于中压配电网的级联H桥DVR的输出滤波器参数的设计进行了研究。通过对逆变器输出电压在电容两端和电感两端分配的情况进行分析,推导了滤波器电感和电容取值与电感两端和电容两端电压分配之间的关系,并结合低通滤波器谐振频率与DVR等效开关频率和系统工频的关系,计算得到电容和电感的取值。结合实例给出了具体的实现步骤,通过仿真计算验证了文中提出的滤波器参数设计方法的正确性和有效性。     

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。     

动态电压调节器在电压跌落控制中的研究

随着各种敏感性设备在电力系统中的大量投入使用,电压跌落成为人们最为关注的影响设备正常工作的电能质量问题。配电系统电压跌落时,动态电压调节器可以维持敏感性设备的电压稳定。给出了动态电压调节器的电路结构以及其改善电压跌落的基本工作原理,论述了动态电压调节器的动态特性,并结合这些特性对其可靠性提出了一些改进措施。