级联多电平动态电压恢复器的仿真与试验研究

以我国基于级联多电平结构、无串联注入变压器、中压等级的2MVA动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)的示范工程为研究背景,提出并分析了系统的设计方案。基于EMTDC/PSCAD进行了大量数字仿真,结果验证了系统设计方案、控制算法的正确性及有效性。通过对所研制的2kVA六单元级联拓扑物理样机的模拟试验,验证了底层控制策略的正确性。     

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.     

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。     

级联多电平动态电压恢复器的研究与设计

动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)是解决电压暂升暂降的有效途径,保证用户侧敏感负荷的供电质量。文中研究了额定电压10 kV额定补偿容量1 MV·A的动态电压恢复器的系统设计及实验方案,针对系统主电路结构及拓扑、储能选择、滤波器设计、控制策略、工作模式等方面进行了详细的方案设计。对研制的DVR进行了补偿精度及谐波、跌落识别及响应时间测试等实验,结果表明该装置性能优越,响应速度快,补偿精度高,能有效提高供电质量。     

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。     

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。     

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。     

无直流储能直接AC/AC动态电压恢复器及其预测控制

基于电压源型逆变器的传统动态电压恢复器,需使用大容量电解电容进行直流储能,体积重量大,成本高。为此,提出一种基于直接AC/AC变换的动态电压恢复器,该方案不需使用直流储能元件,易于维护,换流过程简单,动态响应速度快,能够有效补偿电网电压波动。针对所提出的动态电压恢复器,设计与之相适应的工作模式、非互补控制换流过程,并使用离散全维状态观测器设计预测控制策略。与现有的瞬时电压控制策略相比,由于控制信号已在前一周期经状态预测并执行控制算法后得到,当前周期可直接更新控制信号,省去了算法执行时间,提高电压恢复能力。设计实验样机,实验结果验证了所提方案的有效性。     

一种新型动态电压恢复器的仿真与实验

提出一种新型可连续运行动态电压恢复器,主电路采用级联多电平结构,电网电压经过各隔离变压器后分别进行整流,给逆变单元的直流电容供电,通过电容耦合方式串入电网与负载之间;采用同相补偿法对电网电压进行幅值补偿,并引入改进的dq变换直接在线计算出补偿电压.利用PSIM软件进行仿真分析,并研制了实验样机.仿真及实验结果表明,该动态电压恢复器能够快速、有效补偿电网电压跌落以及电网电压谐波,保证了负载侧的用电质量.     

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,     

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。     

自抗扰控制器在动态电压恢复器中的应用

为了提高动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)系统的动态性能和鲁棒性,根据自抗扰控制器(ADRC)的原理设计了DVR自抗扰控制方案.自抗扰控制器的设计不需要精确的DVR参数和数学模型,将电网电压和负载电流视为系统的未知干扰,用扩张状态观测器对未知扰动进行观测,然后利用非线性反馈控制律进行补偿,使系统的控制律今与系统的给定输入和输出有关,减少了控制过程中的检测量,将复杂的控制过程加以简化.仿真和实验表明,自抗扰控制器对系统模型的不确定性和外扰具有较强的适应性和鲁棒性,控制系统具有优良的动态性能.     

级联H桥型变流器直流电压均衡控制

在分析变流器直流电容充放电状态和功率器件开关状态之间关系的基础上,提出了一种改进的适用于整流、无功补偿、谐波电流抑制等场合的级联H桥型变流器直流电压均衡控制方法。根据变流器交流侧能量传递方向合理地选择开关函数,调整变流器各个直流电容充放电状态,实现直流电压的均衡控制。调节均衡控制周期,可以改变直流电压均衡速率,调整均衡算法对开关频率的影响。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明了所提直流电压均衡控制方法的有效性。     

链式静止同步补偿器的直流电容电压平衡控制策略

直流侧电容电压平衡是链式静止同步补偿器安全稳定运行的前提。针对直流电容电压不平衡现象做出分析,提出了一种叠加有功电压矢量的直流电容电压平衡控制策略。通过上下层分层控制和叠加有功电压矢量调整控制信号,使得有功功率能按需分配以弥补各级联模块间损耗的差异。上层控制通过解耦实现总体有功、无功功率控制,下层控制通过叠加有功电压矢量实现电容电压平衡控制。该策略物理意义明确、算法简洁、与其他控制量无耦合。通过基于Matlab的时域仿真和实验证明了该策略的正确性、有效性和可行性。