任意负载条件下动态电压恢复器的复合谐振控制策略

针对传统比例-积分(proportional-integral,PI)反馈控制器应用于动态电压恢复器时存在稳态误差较大、负载适应性差、难以对非线性负载进行电压补偿等问题,提出一种任意负载条件下的动态电压恢复器(dynamic voltage restorer, DVR)控制策略。该控制策略利用谐振控制实现对负载的无静差电压补偿,结合前馈控制来提高系统的动态响应速度。针对非线性负载在DVR串接电容上产生的谐波电压问题,引入一种电容谐波电压的抑制方法,该方法实时检测电容谐针对传统比例-积分(proportional-integral,PI)反馈控制器应用于动态电压恢复器时存在稳态误差较大、负载适应性差、难以对非线性负载进行电压补偿等问题,提出一种任意负载条件下的动态电压恢复器(dynamic voltage restorer, DVR)控制策略。该控制策略利用谐振控制实现对负载的无静差电压补偿,结合前馈控制来提高系统的动态响应速度。针对非线性负载在DVR串接电容上产生的谐波电压问题,引入一种电容谐波电压的抑制方法,该方法实时检测电容谐波电压所对应的谐波电流成分并控制DVR产生反向的谐波电流,间接消除了DVR输出电压中的谐波成分,显著提高了动态电压恢复器对任意负载特别是对非线性负载的电压补偿能力。实验验证了所提控制策略的有效性。     

中频动态电压恢复器研究

针对机场直线加电系统电压稳定性较差的特点,提出采用动态电压恢复器(DVR)以稳定负载电压。首先对中频DVR应用在机场直线加电系统中的技术可行性进行了分析论证,提出了一种单向补偿的DVR设计方案,简化了系统的控制。其次对DVR的电路拓扑进行了分析比较,选取独立的单相全桥电路作为DVR的功率电路。建立了DVR的电路模型,对系统的电压控制策略进行了分析比较,选择负载电压有效值闭环控制作为中频DVR的控制方案。设计并制作了中频DVR样机,实验结果表明在电源电压跌落以及负载突变时DVR均可以稳定负载端电压。     

线电压补偿型动态电压恢复器的双前馈加反馈控制策略

基于线电压补偿的三相动态电压恢复器(DVR),介绍了一种线电压的补偿方法.以单相DVR为例,建立了DVR的数学模型,在此基础上综合分析各种控制策略下的系统传递函数.由分析可知在电网电压和负载电流的影响下,系统始终存在稳态误差.为此提出电网电压加负载电流双前馈和负载电压反馈的复合控制方法,既保持动态响应快速性和系统稳定性...     

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。     

电容耦合型动态电压恢复器参数建模与控制

为合理选择电容耦合型动态电压恢复器(DVR)中的主要元件,建立了DVR元件参数的计算模型。利用等效电路和相量图,通过分析DVR工作原理,按照电压源换流器输出电流最小原则,提出换流器开关元件、耦合电容和滤波电感的选择计算方法,并研究了一种以补偿电压为内环、以负荷电压控制目标为外环的DVR同相补偿控制系统结构。对DVR元件参数选择计算与控制方法进行电路仿真,并搭建DVR实验样机,实验结果表明采用本文控制策略的DVR对电压暂降具有较高的静态补偿准确度和快速的动态响应。     

励磁电流补偿方法的电流控制型单相动态电压恢复器的仿真研究

在负载正常工作时所需的额定电压的基础上,该文讨论通过控制串联变压器二次侧工作电流来约束负载电流,从而使负载电压恒定。该文采用负载电流周期平均模型(period average model,PAM)提高了负载电流跟踪额定电流的速度和精度,加快了动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)系统的动态响应速度。考虑到负载电流中有小部分励磁电流分量,该文提出串联变压器励磁电流补偿(magnetizing current compensation,MCC)的方法。对比仿真结果显示MCC可提高负载电压的精度,并且验证了控制方法的有效性和实验的可行性。     

动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性.将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪.在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统.分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能.仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性.     

线间多功能DVR的工作机理及仿真分析

动态电压恢复器(DVR)是一种电能质量的高效治理装置。提出了一种中压馈线间共直流侧的多功能DVR拓扑,包含两个串联型变流器。其中一组用于滤除馈线上非线性负载产生的电压谐波,并维持直流侧电压稳定。另一组具有动态电压补偿功能,可实现其他馈线上的电压扰动抑制,并在负载侧发生短路故障时,具有快速故障电流限制功能。结合滤波与稳压控制、电压电流双闭环比例谐振控制,分析了拓扑运行机理、切换过程。仿真结果验证了所提拓扑及控制策略的正确性。     

永磁磁阻发电机的电压控制

普通永磁同步发电机由于励磁不可调,端电压随转速或负载变化而变化,影响了供电品质.本文提出一种永磁磁阻发电机的电压控制策略,通过与发电机并联的电力电子装置,对其补偿适当励磁所需的无功电流,来保持发电机端电压的稳定.本文阐述了该发电机系统的结构、原理、电机的数学模型和电压控制方法.仿真实验证明该方法可在一定的转速和负载变化范围内保持端电压不变,补偿电流较小.     

动态电压恢复器的双前馈控制策略研究

采用基于电网电压前馈的开环控制时,动态电压恢复器(DVR)动态响应速度快,但负载电压受负载电流影响较大;用比例积分(PI)调节器实现闭环控制可以减小这一影响,但动态响应速度变慢,且负载电压受电网电压影响变大。提出把负载电压看作DVR的控制对象,桥式电路中开关器件的占空比看作控制量,电网电压和负载电流看作干扰量,根据数学模型分析出被控对象不仅受控制量控制,而且受2个干扰量的影响。结合不同控制策略中控制量的计算方法,推导出各种控制策略下系统的传递函数,分析可知系统存在稳态误差的原因在于2个干扰量的影响。基于此,提出同时利用电网电压前馈和负载电流前馈的双前馈开环控制方法,既保持了开环控制动态响应速度快的优点,也可基本消除电网电压和负载电流对负载电压的影响。为避免电流前馈微分环节噪声影响,设计了用负载电压估计负载电流的估算方法。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于激磁涌流抑制的动态电压调节器控制策略

为解决动态电压调节器(DVR)研制中的一类关键问题--耦合变压器激磁涌流问题,对DVR的控制策略进行了研究.首先分析了滤波环节位于DVR装置侧时,已有激磁涌流抑制方法将在滤波电容中产生瞬态过电流的问题;继而讨论了传统双闭环控制策略中恒定比例系数无法满足瞬态、稳态双重需求的局限性;据此提出了闭环比例系数由瞬态向稳态衰减过渡的新型变参数控制策略.该策略在避免了激磁涌流的基础上,限制了逆变器与滤波电容间的瞬态过流,优化了逆变器和变压器的工作状态,增强了DVR的补偿效果.最后,利用仿真实验对该策略的实用性和有效性进行了验证.     

不平衡电压跌落下DVR的零稳态误差控制

为了提高DVR补偿不平衡电压跌落的性能,将零稳态误差调节器用于电压外环以改善补偿效果。结合负荷电压外环、滤波电容电流内环的双闭环控制策略,对基于电压矢量控制的DVR进行了研究。应用MATLAB进行系统仿真,结果表明该方法具有良好的动态性能与补偿效果,验证了控制策略的正确性、优越性与有效性。     

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。     

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.     

DVR的不平衡浪涌和过电压控制

讨论无串联隔离变压器的动态电压调节器(DVR)在不平衡电压浪涌或过电压情况下的补偿问题。使用不可控整流为直流侧电容充电的DVR,在补偿时只允许其向系统注入有功功率。在浪涌或过电压发生时,DVR可能发生从系统吸收有功功率的情况,如果仍然使用传统的同相或相位不变电压注入控制方法,将导致直流侧电容电压迅速升高,可能损坏开关器件或储能单元。利用最小能量补偿控制方法也不能完全解决该问题,因而提出一种单向功率流动控制算法。该算法通过将参考电压旋转一定的角度,使DVR无论在3相平衡与不平衡浪涌或过电压的情况下,都不从配电系统吸收有功,同时能将负荷电压补偿为3相平衡且达到正弦的额定值。该算法加入对DVR最大补偿极限的考虑,以确保注入补偿电压不超过DVR的补偿极限。文中对直流母线电压不可避免的泵升问题提出了缓冲控制策略。最后,仿真结果验证了算法的正确性及有效性。     

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。     

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。     

Control Design of a Dynamic Voltage Restorer for Wind-Driven Induction Generators during a Low Voltage Fault at Grid Bus

To reduce the parallel transient and resume the power balance immediately after fault clearing, many countries have included the low voltage ride through (LVRT) requirements in the grid codes for grid-connected wind turbines (WTs). Although the removal of the WT from the power grid in the conventional approach is beneficial to alleviate severe mechanical stress incurred by the low voltage fault, remaining the WT to be connected to the grid during the low voltage fault becomes obligate to reduce the risk of voltage collapse for the power system associated with the ever-increasing WT installation. This article presents a control strategy to which the LVRT capability enhancement of a wind-driven squirrel cage induction generator (IG) by the use of a dynamic voltage restorer (DVR). The DVR, with the flexibility of changing output voltage polarity in series with the power source, can sustain the excitation of IG subjected to the low voltage fault and the random change in load and wind speed. A DC voltage regulator is employed to support the DC-link voltage of the DVR for generating appropriate AC voltage level required for the IG. The AC output voltage of the DVR is controlled by an AC voltage regulator according to the IG terminal voltage deviation from the desired value. To achieve voltage and current decoupling control between distinct coordinate axes in the stationary reference frame, a proportional-resonant (PR) controller is adopted. The DVR output voltage can be instantaneously tracked by the PR controller according to the sinusoidal command comes from the DC and AC regulators. To fully utilize the compensation capacity for the DVR, the dynamic estimation of grid voltage lower limit for recasting the AC voltage command (ACC) of the DVR in response to the low voltage fault is proposed to prevent DVR from malfunction due to controller saturation. The experimental results confirm the effectiveness of the proposed strategy.     

动态电压恢复器的复合控制策略

动态电压恢复器（DVR）是解决电网电压跌落的一种经济有效的方案。文中在简要介绍DVR原理的基础上,首先分析了目前DVR所用的前馈控制策略和反馈控制策略,然后针对以半桥式逆变器为主结构的DVR,提出了一种由前馈控制、电压瞬时值反馈控制和滤波电容电流瞬时值反馈控制构成的复合控制策略,并推导了系统传递函数,进行了Bode图分析,最后,通过PSCAD/ EMTDC软件仿真和样机实验验证了复合控制策略的合理性和有效性。实验结果也表明复合控制策略能提高DVR系统的动态性能、跟随性和稳定性。