带谐波补偿功能的动态电压补偿器

根据传统静止坐标和d-q坐标关系推导出相应的静止坐标下的谐振控制器来检测出指定次数的谐波,应用这种静止坐标下的谐振控制器对指定次数的谐波电压进行闭环控制,简单地加到动态电压补偿器(dynamic voltage restorer, DVR)控制系统中以达到补偿谐波电压的目的,而对DVR的基本电压暂降补偿性能的影响很小,提高了DVR的效率。分析了该谐振控制器的幅频和相频特性,指出在将其加入DVR控制系统中进行谐波补偿时不会引起有功功率的流动,对直流侧能量的影响也较小。仿真验证了该控制器不会引起DVR直流侧的功率流向,并可消除绝大部分指定次数的谐波。     

基于谐振控制器带谐波补偿功能的DVR

由于电网中电压凹陷发生的时间不多,动态电压恢复器(DVR)通常都处于备用状态。为了提高动态电压恢复器的效率,提出了静止坐标下的谐振控制器,避开复杂的坐标变换方法简单地检测出指定次数的谐波。应用这种静止坐标下的谐振控制器对指定次数的谐波电压进行闭环控制,使DVR具备补偿谐波电压的功能,而对基本DVR的电压凹陷补偿性能的影响很小。还提出了应用δ算子实现谐振控制的途径,提高了DVR的效率。通过M ATLAB仿真表明该方法可以消除指定次数谐波的绝大部分。     

动态电压恢复器的谐波补偿数字控制技术

为了使动态电压恢复器(DVR)可以补偿低次谐波电压,克服数字控制对系统性能的影响,提高其电压补偿效果,提出了一种电压外环基波比例谐振(PR)控制和电感电流内环指定次谐波PR控制的双闭环数字控制策略。重点分析了虚拟LC法和阶跃响应不变法对PR控制器的离散化效果,采用了更为直接的数字设计方法,并对离散域下基波PR控制器和指定次谐波PR控制器进行了详细的参数设计,避免了采样、计算延时等对稳态误差和动态响应特性的影响。在理论分析的基础上开发了11k V·A的DVR样机,并进行了相应的测试,实验结果表明,DVR样机能够满足敏感负载对电压质量的要求,数字控制系统也具有良好的动态响应特性。     

三相四线制有源电力滤波器指定次数谐波控制策略

针对三相四线制低压配电网不平衡非线性负载的电能质量问题,提出采用矢量谐振控制器对电容分离型有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)进行指定次数谐波控制方案。在αβγ坐标系下对电容分离型APF进行建模,省去了在dq坐标系下的电流交叉解耦环节。比例谐振控制器应用在APF闭环控制系统时,存在各次谐振点附近谐振尖峰影响闭环控制系统稳定性和补偿精度的问题,采用矢量谐振控制器实现指定次数谐波跟踪控制,其分子零点与控制对象的极点抵消,实现控制系统降阶,提高了控制性能。仿真结果表明,所提控制方法在针对指定次数谐波补偿方面有着良好效果,其三相不平衡被抑制,直流侧电容电压得到均衡控制,证明了所提方法有效性。     

具有谐波补偿功能的动态电压恢复器控制策略

为使动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)可以补偿稳态负载电压谐波,同时保证其动态响应特性,提出一种双闭环比例积分(proportional integral,PI)控制和多重比例谐振(proportional resonant,PR)控制并联运行的单相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)复合控制策略。将SVPWM技术应用到DVR的H桥逆变单元,在引入单相坐标旋转变换的基础上分析了单相SVPWM的基本原理并给出了其实现方法。单相基波同步坐标系下双闭环PI控制保证了DVR对电压暂降的补偿效果,增加了对指定次谐波补偿的电压环多重PR控制,以代替多重同步旋转坐标下的PI控制,实现了对指定次谐波电压的无静差补偿。理论分析和实验结果验证了提出的控制策略的有效性和可行性。     

具有谐波补偿功能的动态电压恢复器控制策略

为使动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)可以补偿稳态负载电压谐波,同时保证其动态响应特性,提出一种双闭环比例积分(proportional integral,PI)控制和多重比例谐振(proportional resonant,PR)控制并联运行的单相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation , SVPWM)复合控制策略.将SVPWM技术应用到DVR的H桥逆变单元,在引入单相坐标旋转变换的基础上分析了单相SVPWM的基本原理并给出了其实现方法.单相基波同步坐标系下双闭环PI控制保证了DVR对电压暂降的补偿效果,增加了对指定次谐波补偿的电压环多重PR控制,以代替多重同步旋转坐标下的PI 控制,实现了对指定次谐波电压的无静差补偿.理论分析和实验结果验证了提出的控制策略的有效性和可行性.     

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.     

一种等效奇次谐波谐振器的单相DVR控制方法

提出了一种应用于单相动态电压恢复器(DVR)的数字控制方法。采用单相构造三相的方法可以得到需要的旋转坐标量。使用旋转坐标系下的重复控制模块,该模块可以等效为静止坐标下的一组奇次谐波谐振器,从而可以补偿单相系统中的奇数次谐波。加入前馈和PR控制器可以增加基波频率处的增益,加快动态响应。文中控制系统无电流环,结构被简化。仿真和实验结果表明,系统能有效抑制谐波,对电压跌落和负载扰动响应迅速。     

基于复合控制策略的无串联变压器型动态电压恢复器

为提高无串联变压器型动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restore,DVR)装置中多电平逆变器的运行性能,使得DVR装置在补偿负载电压的同时能够进一步改善系统电压的谐波特性,提出一种基于比例积分(Proportional Integral,PI)和改进比例谐振(Modified Proportional Resonant,MPR)双闭环控制器并联运行的单相正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)复合控制策略。将SPWM应用于多电平逆变器拓扑结构中,可使逆变器获得较高的等效开关频率以及较低的开关损耗;基于同步速旋转坐标系下的PI控制能够确保DVR装置对负载的电压暂降补偿能力;增加了对指定次谐波补偿的电压环MPR控制,可实现对谐波电压的无静差补偿。理论分析与实验结果验证了所提复合控制策略的可行性和有效性。     

基于多重比例谐振的动态电压恢复器谐波补偿策略

针对动态电压恢复器在单相电压补偿过程中基波电压提取和谐波补偿的问题,提出一种基于多重比例谐振的控制策略。在动态电压恢复器数学模型的基础上,分析脉冲响应不变法和双线性变换法对比例谐振控制器的离散化效果,以提升系统数字控制的运算性能。在保证系统动态电压补偿特性的同时,讨论电网基波电压提取的改进方法和多重比例谐振调节对指定次电压谐波的补偿策略,并分析控制器参数对系统性能的影响。搭建10 k W的实验平台进行实验验证,结果证明该方法易于实现并具有良好的基波提取效果和谐波抑制能力。     

基于DVR的双馈风电机组不对称电压故障穿越

基于动态电压恢复器DVR(Dynamic Voltage Restorer)能够在短时间内恢复电压的特点,研究了DVR协助双馈风电机组穿越不对称电压故障的能力。针对双馈风电机组,选择了合适的DVR拓扑结构及其补偿策略,分析了基于比例-谐振PR(Proportional-Resonant)控制器的DVR控制方法,并提出采用单环电压反馈控制的策略。利用PSCAD/EMTDC搭建的详细仿真平台,展示了在DVR的保护下双馈风电机组成功穿越不对称电压故障的能力及其改善的瞬态性能。     

基于等效基波及奇次谐波谐振器组的单相动态电压恢复器控制

为提高单相动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)的补偿性能,提出一种基于等效基波及奇次谐波谐振器组的数字控制方法。采用可等效为一组谐振器的延时模块,能够有效抑制电网基波和谐波扰动。给出一种包含两个控制参数和一组零相移陷波滤波器的结构及其设计方法,使系统在保证稳定性的同时,获得较大的谐振增益。其中,延时环节衰减系数可增加谐振器组鲁棒性;控制器比例增益可解决零相移陷波器中使用延时带来的问题;零相移陷波器组既能对消LC谐振峰,也能解决等效谐振器组高增益在高频处的稳定性问题。同时,引入电源电压和负载电流双前馈来保证响应速度,增加了对扰动的抑制能力。所提控制策略结构简单,谐波补偿能力强,动态响应快,易于实现。在2kW单相DVR实验装置上的实验结果验证了该控制方法的正确性。     

双谐振注入混合型有源电力滤波器特性

在分析双谐振注入混合型有源电力滤波器(Double Resonance Injection Hybrid Active Power Filter, DIHAPF)结构和工作原理的基础上,建立了DIHAPF的系统控制模型及包括控制器的电压型逆变器的数学模型。从无功功率静态补偿能力和谐波分压特性两方面分析了DIHAPF注入支路特性,同时研究了DIHAPF的系统稳定性和谐波补偿特性,着重探讨了并联谐振支路谐振频率对系统性能的影响,提出了注入支路谐振频率设计方法。将非线性负载等效为谐波电流源,在PSIM6.0软件平台搭建DIHAPF模型进行仿真验证,并通过6 kV实验样机进行了实验研究。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

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。     

并网逆变器的网压前馈准比例谐振控制方式研究

准比例谐振控制具有对特定频率响应速度快、不存在耦合项且易实现特定谐波补偿等3个显著特点,并被应用于多种分布式发电系统中。针对实际电网电压的频率扰动和幅值畸变的特点,研究了网压前馈准比例谐振控制方式及其应用于并网逆变器的控制性能。仿真分析表明,与传统准比例谐振控制相比较,网压前馈准比例谐振控制可提高系统应对网压突变的能力,减少逆变器并网电流的谐波畸变率。     

Investigation and Improvement of Transient Response of DVR at Medium Voltage Level

An area of interest for dynamic voltage restorer (DVR) research is the damping of transient oscillations initiated at the start and at the recovery instant from a voltage sag. Nonlinear loads, with harmonic currents close to the DVR filter resonance frequency, can also excite the resonance oscillations. To compensate voltage sags and dampen high-frequency oscillations simultaneously, an investigation of the transient response of DVR is first carried out. Possible control schemes and their effects on the oscillation attenuation are also studied. Such studied control schemes include the commonly used single voltage loop control, voltage feedback plus reference feedforward control, and double-loop control with an outer voltage loop and an inner current loop. Subsequently, an effective and simple resonance damping method is proposed by employing a closed-loop control with an embedded two-step Posicast controller. The proposed control methods have been extensively tested on a 10-kV DVR system. It is shown that the proposed damping methods improve both the transient and steady-state performance of the DVR.     

Compensation of voltage disturbances using PEMFC supported Dynamic Voltage Restorer

The continuity of supply and quality of power are the two main significant aspects of today’s power delivery system. The Dynamic Voltage Restorer (DVR) is a series connected custom power device which improves the quality of power delivered to the consumers. This paper deals with the effectual exploitation of DVR for interconnecting the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) stack to the grid based on optimized proportional integral (PI) and fuzzy logic (FL) Controller. The real coded Genetic algorithm (GA) is used to optimize the PI controller parameters. The PEMFC operated boost converter is used to boost up the fuel cell output voltage to balance the DC side necessities of the voltage source converter (VSC). The proposed DVR provides balanced and unbalanced voltage sag/swell compensation, harmonic reduction as well as an active power injection to the grid. The designed method also protects the sensitive loads from source side power quality disturbances including short term interruption. In addition, the harmonic compensation performance of the proposed work is validated by comparing with the results of the H^∞ controller based DVR under medium level voltage condition. The simulation results from MATLAB/SIMULINK are discussed to prove the effectiveness of the planned method.     

非正交坐标系多电平SVPWM及其在DVR中的应用

动态电压调节器(DVR)被认为是治理电压暂降的最好选择，备受国内外研究者的关注。针对高电压、大功率DVR补偿的技术需要，本文提出了一种基于多电平逆变器的无串联变压器型DVR，它能直接将缺损电压注入电网。文中简要介绍了这种DVR的组成部分和工作原理。在开关调制环节中，针对常规多电平SVPWM算法复杂、处理过程长这一突出缺点，首次提出了一种新型非正交坐标系多电平SVPWM统一简化算法。最后，通过仿真实验证明了该简化算法的正确性。由此可见，它在大功率DVR应用中具有显著提高治理瞬态电压质量问题的能力。