适用于微电网的集中式DVR拓扑研究

动态电压补偿器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)是近年来使用最多的维持微电网敏感负荷电能质量的元件,但传统单个动态电压补偿器应对电压跌落时具有应用率低、运行经济性差和补偿时间短等缺点;而改进型馈线间动态电压补偿器(The Interline Dynamic Voltage Restores,IDVR)存在两条馈线不能同时发生跌落的局限性。提出一种集中式动态电压补偿器的拓扑结构,针对单一馈线电压跌落的情况,提高了补偿效果与补偿时间;针对多馈线同时跌落的情况,该结构可对多个敏感负荷同时补偿,并对重要元件优先补偿。仿真结果表明,该结构可提高动态电压补偿器的应用率,增强直流储能设备经济性,以及更好的补偿效果。     

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。     

10kV区域补偿型动态电压补偿器的补偿选线研究

提出了区域型动态电压补偿器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)的设计思想,介绍了该DVR的主电路拓扑、电压跌落检测算法、参考电压计算方法和脉冲调制方法。基于目标变电站及馈线下不同负荷类型,根据不同负荷类型对电压暂降的敏感性,提出了确定区域补偿型DVR接入位置的馈线选择原则,以某变电站为例说明了具体的选线方法。仿真分析了不同故障类型下DVR的补偿效果,验证了其设计的有效性和合理性。     

基于飞轮储能系统的动态电压恢复器

提出了一种基于飞轮储能系统(FESS)的动态电压恢复器(DVR)的装置。其拓扑结构与传统DVR拓扑结构相比,省去了为给飞轮储能单元补充能量而专门配制的整流设备,简化了结构。根据基于FESS的DVR装置的结构特点以及飞轮储能系统的充电原理,提出了一种自充电控制策略,在充电过程中,控制器根据负载和飞轮储能系统的运行情况确定负载侧参考电压。建立了基于FESS的DVR变换的数学模型,设计了同步旋转坐标系下的双矢量控制器。实验结果验证了该装置结构和自充电控制策略的有效性。     

级联动态电压恢复器的研究

配电系统电压跌落时，动态电压恢复器(dynamic voltage restorer，DVR)可以维持敏感负荷侧的电压稳定。文中介绍了级联动态电压恢复器(interline dynamic voltage restorer，IDVR)的结构，该IDVR把不同馈线上2个或2个以上的DVR通过1个直流电容连接起来，当其中一个DVR补偿电压跌落时，另一个DVR对直流电容充电。文中还分析比较了DVR的补偿策略，指出基于最小能量补偿法的IDVR系统可持续补偿较严重的电压跌落，并将负荷电压外环、滤波器电容电流内环的双闭环控制方法应用到IDVR系统中，提高了IDVR系统的阻尼比。仿真实验验证了该IDVR系统的正确性和有效性。     

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.     

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。     

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。     

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。     

飞轮储能动态电压恢复器的拓扑结构和充电策略

基于飞轮储能的动态电压恢复器的传统拓扑结构采用辅助整流器给飞轮充电,提高了系统的复杂程度,也增加了成本.为此,提出了两种新型拓扑结构:并联结构和串联结构.并联结构通过引入转换开关,使动态电压恢复器的电压源型变换器工作于整流状态给飞轮充电;串联结构使动态电压恢复器的电压源型变换器工作于逆变状态给飞轮充电,进一步简化了结构.并针对串联结构提出了自充电策略.最后将3种拓扑结构在经济和系统性能等方面进行了比较.实验结果验证了拓扑结构和充电策略的正确性.     

动态电压恢复器直流储能单元的数字电压控制

阐述了有源功率因数校正(active power factor correction，APFC)技术的工作原理，为消除动态电压恢复器(dynamic voltage restorer，DVR)直流储能单元充电过程中的谐波和无功电流，将APFC技术引入到DVR直流储能单元的电压控制中，提出了DVR直流储能单元的数字电压控制技术和电压、电流控制器的设计方法。仿真结果表明采用APFC技术能够主动消除DVR充电电流中的谐波和无功电流，提高储能单元的电压稳定性和动态响应性能。     

基于超导储能的瞬时电压跌落补偿

超导储能(SMES)是解决瞬时电压跌落问题的一种很有前途的方案。由于SMES自身的特点,基于SMES的瞬时电压跌落补偿装置在主电路结构、参数设计、补偿原理和控制方法上均不同于传统的动态电压恢复器。为了保护一个110kVA的重要负载不受瞬时电压跌落的危害,一套基于SMES的瞬时电压跌落补偿系统正在开发中。该系统主要由0．3MJ超导线圈、200kVA绝缘栅双极晶体管(IGBT)电流型变流器和2．5mH移相电抗器组成。文中通过理论分析和仿真计算介绍了系统主电路的工作原理及参数设计。为实现瞬时控制和获得更高的响应速度,采用了直接电流脉宽调制(PWM)开关策略。开环仿真结果表明,系统可以满足瞬时电压跌落的补偿要求。     

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。     

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.     

基于双极性直接式AC/AC变换的单相动态电压恢复器

动态电压恢复器(DVR)是串接于电源与负荷之间用以实现快速补偿系统电压波动的电力电子装置。针对传统基于电压源型逆变器的DVR存在的储能设备所带来的问题以及基于脉宽调制(PWM)型直接式AC/AC变换的DVR所存在的换流、飞跨电容电压平衡等问题,文中提出了一种基于双极性直接式AC/AC变换的单相DVR。该DVR所使用的PWM型AC/AC变换拓扑具有输入、输出共地特点,同时,该DVR能够在较为简单的控制策略下实现系统电压的双极性调控且其在运行过程中有效解决了换流问题。为了验证所提出的DVR的工程价值,在理论分析的基础上,搭建了1 kW的实验平台对其合理性与有效性进行了验证。     

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PWM开关变压器的动态电压恢复器研究

提出了一种基于PWM开关变压器的单相在线式动态电压恢复器(DVR),PWM开关变压器由交流斩波器及串联变压器组成,该DVR可补偿电压凸起和凹陷,无需直流储能环节和锁相环,且具有相位自动跟踪能力。采用新的控制策略及电压检测方法,使系统能够快速识别电压凸起和凹陷并做出相应补偿。系统可工作在降压状态,可应用于节能场合,并设有旁路开关,提高了供电可靠性。设计了10 kW实验样机,实验结果表明此处所提出的DVR具有较好的动态响应、补偿及运行性能。