动态电压恢复器理论及仿真研究共3篇

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动态电压恢复器复合控制策略的研究与仿真

ａｄａｐｔｉｖｅｆｕｚｚｙ — ＰＩｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ
ｆｅｅｄ — ｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈｔｈｅｌｏａｄｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃａｐａｃｉｔｏｒｃｕｒｒｅｎｔｄｏｕｂｌｅｃｌｏｓｅｄ — ｌｏｏｐｆｅｅｄｂａｃｋｃｏｎｔｒｏ１．ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ
ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｆ
ＤｙｎａｍｉｃＶｏｌｔａｇｅＲｅｓｔｏｒｅｒ
Ｗｕｈａｎ４３００３３，Ｃｈｉｎａ；２．ＨａｎｇｓｈｅｎＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１１２３４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｖｏｌｔａｇｅｒｅｓｔｏｒｅｒ（ＤＶＲ）ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｔｈａｔｃｏｍｂｉｎｅｓｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅ

动态电压恢复器的原理及控制综述

动态电压恢复器的原理及控制综述动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）是一种用于电力系统中电压质量改善的装置。

它能够通过迅速补偿电压瞬态、闪变以及短暂的波动，使电力设备获得稳定的电压供应，提高电力系统的可靠性和稳定性。

1.电压检测：DVR根据电压检测单元实时监测电力系统的电压波形。

一旦检测到电压异常，DVR将立即采取控制策略进行干预。

2.能量储存：DVR采用能量存储单元（如超级电容器或电池组）储存能量，以供电压补偿时使用。

这些能量存储器具有高效能量存储和释放的特性。

3.控制策略：DVR通过控制单元对电流进行控制，以达到电压的补偿目的。

常见的控制策略包括电流控制和电压控制。

电流控制通过对DVR的输出电流进行控制来实现电压补偿；电压控制则是通过在电网和负载之间插入电压源，并使其与电网电压同相同频同幅来实现电压补偿。

4.过渡过程：当电网电压出现瞬态、闪变或波动时，DVR能够迅速检测到并进行响应。

它通过将储存的能量注入电网或负载，改变电流波形，从而实现电压的补偿。

在过渡过程中，DVR会根据控制策略调整输出电流或电压，使电力设备获得稳定的电压供应。

1.控制方法：DVR的控制方法主要包括全电流控制、电压矢量控制和电压限制控制。

全电流控制是最常用和最简单的控制方法，它通过保持DVR输出电流恒定来实现电压补偿；电压矢量控制则是通过控制DVR的输出电压与电网电压的相位和幅值来实现电压补偿；电压限制控制是对电压进行限制，在电网电压进入约束范围内，DVR不对电压进行补偿。

2.控制策略：DVR的控制策略可以分为无序控制和有序控制两类。

无序控制没有对电压波形进行详细分析，只进行简单补偿。

而有序控制则根据电压异常的特性进行详细分析，并采取相应的补偿策略。

3.效果评估：评估DVR的电压补偿效果主要包括响应时间、补偿能力和稳定性等方面。

响应时间是指DVR响应电压异常的速度；补偿能力是指DVR补偿电压异常的能力；稳定性是指DVR在补偿过程中输出电压的稳定性。

动态电压恢复器的原理及控制综述

动态电压恢复器的原理及控制综述KONG Shuhong, YIN Zhongdong，SHANRenzhongNorth China Electric Power UniversityBeijing , Chinae-mail: kshsh043@SHANG WeidongKaifeng Power Supply CompanyHenan，China摘要随着自动化技术信息化的发展，动态电压问题日益凸显。

动态电压恢复器（DVR）是现代配电系统中重要的缓解电压暂降的电力设备。

DVR的工作原理、结构和控制方法在许多DVR相关的学术会议和期刊上被引用和比较。

同时对未来DVR在电力系统中的应用和一些问题提出了建议。

关键词：电压暂降;动态电压恢复器（DVR）；控制技术；电能质量；优化的补偿；储能I引言最近几年，社会对于高功率质量（PQ）和电压稳定性的要求显著增加。

PQ 特性包括频率变化，电压变化，电压波动，不平衡三相电压，电压突变和谐波失真。

对于敏感的设备的一个严重威胁是持续10至100毫秒的电压暂降（60％至90％的额定电压的下降）。

电压暂降是因为大功率电机并网或切换操作时由动物接触，暴风雨，设备故障，绝缘故障，短路冲击电流较大等因素引起的。

这将导致巨大的财产和经济损失。

众所周知的保护关键负载不受干扰的定制功率器件有：STA TCOM分布（静止同步补偿器DSTATCOM），动态电压恢复器（DVR）和统一电能质量调节器（UPQC）。

DVR主要用于解决电压暂降问题。

1996年8月，Westinghouse电气公司在加利福尼亚州南部的Anderson在12.47KV变电站安装了世界上第一台DVR。

它主要为自动生产的工厂提供保护。

随后，ABB，西门子等其他公司也开发了自己的的产品来保证敏感负载的电压质量。

所以，在DVR的结构，参数检测，闭锁，补偿和控制技术等方面进行了大量的电力系统的研究。

在这片论文里，将对DVR的控制技术和结构进行调查和比较。

级联型多电平动态电压恢复器的仿真研究-级联多电平

级联型多电平动态电压恢复器的仿真研究:级联多电平【摘要】电能质量问题都会严重影响敏感性负荷的正常工作，在常见的电能质量问题中，电压暂降被认为是影响最为严重的一种，目前针对电压暂降，最主要的方案是在系统和敏感负荷之间加装动态电压恢复器（DynamicVoltageRestorer，DVR）。

本文对级联H桥型多电平动态电压补偿器进行了分析研究，对其拓扑结构和工作原理进行了分析，阐述了最小电压补偿策略和瞬时电压dq分解电压暂降检测法的原理，分析了最近电平逼近调制方式的工作原理，并通过在PSCAD/EMTDC环境下搭建的仿真模型对级联多电平动态电压恢复器的工作特性和补偿效果进行了验证。

【关键词】级联多电平；DVR；电压暂降检测；最近电平逼近随着时代的进步，电力已经成为现代生产和生活必不可少的能量来源，并且随着我国经济的飞速发展，我国对电能的需求也越来越大，电能质量也成为电力企业和用户共同关心的问题。

尤其是使用大量电力电子设备的企业，对电能质量非常敏感，短暂的供电中断或电压跌落都将影响这些设备的正常工作，造成巨大的经济损失。

由于在电力系统中存在大量的非线性、冲击性负荷以及电力系统发生故障等原因，时常会出现电能质量问题，常见的电能质量问题包括：电压偏差、频率偏差和波形偏差[1]。

其中，电压偏差又包括电压暂降、电压骤升、电压波动、瞬时断电和瞬时脉冲或突变。

这些电能质量问题都会严重影响敏感性负荷的正常工作，造成产品质量下降甚至导致生产过程中断，从而带来巨大的经济损失。

目前，对电能质量问题的研究中，电压暂降被认为是影响用电设备正常、安全运行的最严重的动态电能质量问题。

电压暂降是指供电电压均方根值在短时间内突然下降的事件[2-3]。

在电网中这种现象的持续时间大多为0.5～1.5s，国际电气与电子工程师协会（IEEE）将电压暂降定义为供电电压有效值快速下降到额定值的90%～10%，然后回升至正常值附近。

电压暂降的幅值、持续时间和相位跳变是标称电压暂降的最重要的三个特征量。

动态电压恢复器的补偿策略研究与仿真分析

动态电压恢复器的补偿策略研究与仿真分析动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）是一种用于故障电压恢复的先进电力设备。

它可以通过快速响应故障电网的电压波动，稳定供电系统的电压，保护负荷设备不受电压波动的影响。

本文将对DVR的补偿策略进行研究，并进行仿真分析。

首先，DVR的补偿策略可以分为两个主要方面：基于电流和基于电压的补偿策略。

基于电流的补偿策略通过将负荷电流与参考电流进行比较，并将误差信号输入到控制器中，从而控制DVR的输出电压。

基于电压的补偿策略则是将负荷电压与参考电压进行比较，并通过控制DVR的输出电流来实现电压补偿。

其次，本文将重点研究基于电流的补偿策略。

该策略的关键是设计一个合适的控制器，使得DVR的输出电压可以快速地跟踪参考电压。

常用的控制器包括比例控制器、积分控制器和PI控制器。

在设计控制器时，需要考虑DVR的响应速度和补偿精度之间的平衡。

一方面，响应速度越快，DVR越能快速地抵消电压波动；另一方面，补偿精度越高，DVR越能准确地使负荷电压跟踪参考电压。

最后，本文将通过仿真分析来验证基于电流的补偿策略的性能。

以一个典型的故障电网为例，在故障电网中引入电压衰减和谐波畸变，并设置负荷电压的参考值。

通过将DVR与故障电网相连，通过控制器实现电压补偿，分析DVR的输出电压与参考电压之间的误差。

通过调整控制器的参数，可以得到DVR的最佳补偿效果。

总结起来，本文将对动态电压恢复器的补偿策略进行研究，并通过仿真分析来验证其性能。

研究结果可以为实际应用中的DVR设计和优化提供参考，并为电力系统的电压稳定性提供保障。

动态电压恢复器(DVR)策略研究仿真与硬件搭建(包括文献翻译与原文)

主
要
内
容
1、查阅相关资料，研究动态电压恢复器的工作原理
2、研究现有电压补偿策略的工作原理
3、完成主电路、控制电路参数设计
4、进行开环、闭环系统仿真
基
本
要
求
1、输出交流电压：220V/50Hz
2、开关频率：20KHz
3、整流桥负载下THD小于5％
4．撰写论文1本（不少于2万字，字迹工整、语言流畅），标准A0图纸一张
1.4国内外研究现状
世界上的第一台DVR装置由美国西屋公司研制成功，并于1997年8月在美国DUKE电力公司投入运行，西门子公司在1999年的IEEE会议上介绍了他们的DVR的运行情况。ABB公司在2000年IEEE会议上介绍了安装在瑞士4的DVR的运行情况。在日本，柱上式DVR也已经投入运行。这些装置的运行目的是为了取得足够的运行经验，以及在实际中检验装置的性能从而加以进一步改善。除了上述的动态电压调节器实例，世界上还有很多厂家和研究机构正在研制各自的DVR，如美国威斯康欣大学。
Keywords: Dynamic voltage restorer, before voltage drop compensation method,Phase voltage compensation method
第1章
1.1 课题背景
伴随着经济发展而来的的是我国用电负担逐年增加，电网电压的跌落和电压波形的畸变现象经常发生，这会给许多对电压质量要求很高或是很敏感的电气设备带来困扰。并且，电力电子器件在生活的各个领域的应用也越来越广泛，为解决电能质量问题的各种电气设备相继问世，动态电压恢复器使其中的佼佼者。当系统电压受到外界干扰时，会产生类似电压跌落的电能质量问题，这是造成敏感负载出现问题的主要原因，而DVR会在1-2ms之内产生补偿电压，抵消敏感负载所受干扰，使负载正常工作，有助于降低电能质量问题所带来的设备损坏、生产中断、产品质量不合格等等的经济损失，保证了计算机负载与敏感负载的安全可靠运行。在性能与性价比方面占很大优势的动态电压恢复器（DVR）广泛关注，被认为是最有前景的电能质量调节的电力电子装置。

动态电压恢复器的设计和仿真

滞后电压控制系统，是将一个三相电源
参考文献
［１】张卫华．联多电平动态电压调节器（ＤＶＲ）
该动态电压恢复器实验电路主要由一个三相电压转换器（ＶＳＣ），一个耦合变压器，一个无
源滤波器，一个单相全桥逆变器和控制系统几
态电压恢复器结构运行原理图，如图ｌ所示。
（１）检测起点电压，形成补偿基准。（２）检测终点电压确定补偿额度。
（３）注射补偿电压。（４）补偿后检测确定补偿是否成功。
这表明，在这两种情况下，滞后电压ＴＨＤ运行单极开关比双极少。可以看出，使用ＨＢ１的仍不足总谐波失真标准。可以明确
本文基于迟滞电压控制作用于负载电压开关的改善，同时确定逆变器门。滞后电压的产生是由两部分构成，一是错误信号间的注射电压（Ｖｉｎｊ），二是磁盘录像机的的参考电压（ｖｒｅｆ），二者相互结合共同产生控制信号。在此基础上根据参考电压之间的差别，分析参考电压和逆变器的电压达到上下限时，电压的
下带（ＨＢ１）用来确定输出电流（＋ｖｄｃｏｒ０）或
（一Ｖｄｃｏｒ０）之间的状态．第二个上下带（ＨＢ２）用来打破目前状态形成新的输出电流。为了使单双极拥有相同的参考电压（ＨＢ），可以通图１：动态电压恢复器结构运行图

动态电压恢复器的补偿策略研究与仿真分析

动态电压恢复器的补偿策略研究与仿真分析首先，我们将介绍DVR的基本原理。

DVR由IGBT逆变器、电容器、电感器、测量和控制系统组成。

当电力系统中出现短暂的电压波动或电压暂降时，DVR会感知并通过电容器和电感器提供相应的补偿电压，从而维持电系统中的电压稳定。

在研究DVR的补偿策略时，有几个关键的问题需要考虑。

首先是DVR的触发时刻选择。

DVR的触发时刻应该尽量早，以便尽快对电压波动进行补偿。

因此，在研究中我们可以采用触发时刻提前的策略，通过提前触发DVR来降低电压波动的影响。

其次是DVR的补偿电压大小和补偿时间的选择。

DVR的补偿电压大小应该与电压波动的幅值相匹配，以达到有效的补偿效果。

而补偿时间则与电压波动的持续时间相关，补偿时间过长或过短都会影响补偿效果。

因此，在研究中需要通过仿真分析来确定最佳的补偿电压大小和补偿时间。

最后是DVR的控制策略选择。

DVR的控制策略可以采用PI控制、模糊控制或神经网络控制等方法。

在研究中可以比较不同控制策略的性能，选择最适合的控制策略。

接下来是仿真分析部分。

仿真是研究DVR性能的重要手段之一、在仿真中，可以建立电力系统模型，包括发电机、负载、线路等各种元件，并加入电压波动的干扰。

然后，可以通过改变DVR的补偿策略和控制策略，来研究DVR的性能表现。

仿真可以通过Matlab/Simulink等软件工具进行。

在仿真过程中，可以记录和分析DVR的补偿电压、补偿时间、波动幅值等参数，进而评估DVR的补偿策略的有效性。

通过多次仿真，可以比较不同策略的性能差异，并选择性能最好的补偿策略。

综上所述，对于动态电压恢复器的补偿策略研究与仿真分析，我们可以从触发时刻选择、补偿电压大小和补偿时间选择以及控制策略选择等方面进行研究。

通过仿真分析，可以评估和比较不同策略的性能，选择最佳的补偿策略，以提高电力系统的稳定性和可靠性。

动态电压恢复器(DVR)的仿真与主电路设计论文

毕业设计（论文）题目名称：动态电压恢复器（DVR）的仿真与主电路计院系名称：电子信息学院班级：电气 093 班学号：************学生姓名：贾**指导老师：巫**2013 年 5 月动态电压恢复器（DVR）的仿真与主电路设计The main circuit design and simulation of the Dynamic VoltageRestorer (DVR)院系名称：电子信息学院班级：电气类093学号：200900474321学生姓名：贾东阳指导教师：巫付专2013年5月中文摘要随着高新技术的发展，电力用户对电能质量的要求也越来越高。

在众多现代电能质量问题中，电压跌落尤为明显，并已经成为影响诸多用电设备正常运行的非常严重的动态电能质量问题。

动态电压恢复器是目前针对电压凹陷问题最为经济有效的补偿装置。

本文以动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restorer,DVR）为研究对象，首先，对DVR的工作原理进行了研究，并对DVR的工作模式与DVR的电压补偿方法进行了分析与比较。

其次，对DVR的主电路结构进行了分析介绍与比较，并且确定了各个模块的结构选取，以及对主电路各个模块的电路参数进行了计算确定。

对于DVR的信号检测与算法也进行了研究，并对于基于瞬时无功理论的dq变换进行了分析。

最后，由于目前的DVR其控制上主要是PID控制算法，因而也对其进行了简单的分析。

通过MATLAB仿真对比，分析比较了同相位补偿与最小能量补偿策略的优缺点。

并通过仿真，比较出了滞环控制的优点。

总之，仿真结果说明了DVR 所采用的检测方法和控制策略的正确性，且具有较好的补偿特性，且能够同时解决电网中的多种电能质量问题。

关键词：电能质量；动态电压恢复器；电压跌落；MATLAB仿真AbstractThe requirement on electrical power quality is ever increasing along with the development of technology. Among the many modern power quality problems，voltage sags are currently and it has been the largest cause of disruption inpower supply systems.Dynamic Voltage Restorer is the most economical and effective compensation device for Voltage Sag problem. In this work, we study the DVR. Firstly, the working principle of DVR is analyzed. And the operating mode and voltage compensation method of DVR is further analyzed and compared.Secondly, main circuit structure of DVR is analyzed and compared. Structure of each module is selected and circuit parameters of each module in the main circuit are calculated. Signal detection and algorithmic analysis of DVR are analyzed and compared. DQ convert based on the theory of instantaneous reactive power is also analyzed.Finally, PID control algorithm is the main algorithm to control DVR, and thus it is simply analyzed. Through MATLAB simulation comparison, the advantage and disadvantage of same phase compensation and minimum energy compensation strategy is analyzed and compared. Also the advantage of hysteresis control is compared and obtained by simulation. In summary, the simulation result demonstrated the correctness of the used detection method and control strategy. It has good compensation property and can solve many problems of power quality in the electric circuit.Key words: Power quality, Dynamic voltage restorer, V oltage sag, MATLAB simulation中文摘要Abstract目录 (1)1引言 (2)1.1课题背景 (2)1.2研究现状 (3)1.3 MATLAB/SIMULINK简介 (3)2动态电压恢复器的工作原理与结构 (5)2.1动态电压恢复器的基本结构与原理 (5)2.2DVR的工作模式 (6)2.3电压补偿策略的对比 (7)2.3.1完全补偿 (7)2.3.2同相位补偿 (8)2.3.3最小容量补偿 (8)3 DVR主电路参数设计 (10)3.1主电路模块的选取 (10)3.1.1直流储能模块 (10)3.1.2 逆变器模块 (11)3.1.3 LC滤波器 (11)3.1.4 串联变压器 (12)3.2 主电路参数设计 (13)3.2.1 DVR容量计算 (13)3.2.2串联变压器计算 (14)3.2.3直流储能模块参数 (14)3.2.4串联滤波电路参数 (15)3.2.5主电路具体参数设定 (16)4 DVR整体控制与检测方法 (18)4.1 PID算法控制 (18)4.2滑模控制 (19)4.3 DVR信号检测算法 (20)5 MATLAB 仿真与分析 (22)5.1同相位仿真与分析 (23)5.2最小容量仿真 (26)5.3仿真对比与分析 (27)6 软件编程中SPWM波形的生成算法 (29)7 结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)1引言1.1课题背景随着现代化工业生产的进行，在工业生产和日常生活中，人们对电能质量的要求越来越高。

动态电压恢复器控制策略的研究与仿真

态性能
压的变化，过输出特定的电压来补偿故障电压和通正常电压之差，维持负荷侧电压的稳定，而保证对从电压敏感的电器设备正常运行。目前在对ＤＲ的Ｖ控制方法研究中，Ｉ控制是研究最多的控制方ＰＤ法』其理论完善、，稳定性好、态精度高并且易稳
２１第５期００年
工业仪表与自动化装置
・１・７
动态电压恢复器控制策略的研究与仿真
郝晓弘，房善新，陈伟
（兰州理工大学电信学院，兰州７０线性特性，针该文将神经网络控制和经典的ＰＤ控制相结合应用Ｉ于动态电压恢复器（Ｖ）ＤＲ的控制中，出了一种针对单相动态电压恢复器的神经网络ＰＤ控制方提Ｉ法，出了神经网络ＰＤ控制的单相ＤＲ原理图，细介绍了其控制过程。在理论分析的基础上给ＩＶ详对其进行了仿真研究，并与传统的ＰＤ控制方法进行了比较。仿真结果表明了该方法的正确性和Ｉ
ＢｒｎｇａｓｒｏｅｒｌｎｔｒＤｏｔｏｅｈｄｆｒｓｎｌ－ｐａｅｄｎｍｉｏｔｇｅｔｒｒｒｖｄｈｉｏｔｆｎｕａｅｗｏｋＰＩｃｎｒｌｍｔｏｏｉｇｅｈｓｙａｃｖｌｅｒｓｏｅ，ｐｏｉｅｔｅａｓｎｌ —ｐａｅｉｇｅｈｓＤＶＲｃｅｔｃｆｎｕｒｌｅｗｏｋＩｃｎｒｌｄｔｉｎｔｏｕｃｔｈｃｎｒｌｒｃｓ．ｓｈｍａｉｏｅａｎｔｒＰＤｏｔｏ，ｅａｌｉｒｄｅｏｔｅｏｔｏｐｏｅｓ

动态电压恢复器的matlab仿真

动态电压恢复器的matlab仿真摘要由于现代科技的发展非线性负载和电力电子装置应用广泛它们对电压扰动极其敏感几个周波的电压扰动可能导致它们失灵或彻底损坏在各种电压扰动或干扰因素中电压跌落尤为明显并已成为影响诸多用电设备正常运行的非常严重的动态电能质量问题而且电压跌落具有不可预见性影响范围较大会造成相当大的经济损失因此利用补偿装置消除瞬时电压跌落提高电能质量非常必要本文以动态电压恢复器Dynamic Voltage RestorerDVR为研究对象首先介绍了研究DVR的目的意义和DVR的发展概况阐述了其主电路结构和工作原理并对主电路结构的选择以及参数的设计进行了理论分析其次在目前跌落电压特征量的检测方法中基于瞬时无功功率理论的单相dq 变换检测方法应用广泛但需要考虑由单相电压虚构三相电压的问题本文讨论了Hilbert变换检测法和小波变换检测法并通过仿真比较确定小波变换检测法具有较好的检测性能对比了目前广泛使用的滞环控制和定时控制两种跟踪型PWM 控制方式选取定时控制的瞬时值比较方式作为DVR中PWM逆变器的控制方法最后在理论研究的基础上应用MATLAB中的SimPowerSystems工具箱对DVR 进行了建模仿真对比了电网中发生电压跌落电压上升和电压跌落并伴有谐波等几种电能质量问题时DVR的补偿性能仿真结果证明了DVR所采用的检测方法和控制策略的正确性且具有较好的补偿特性且能够同时解决电网中的多种电能质量问题关键词电能质量动态电压恢复器电压跌落MATLAB仿真AbstractWith the development of modern science and technologythe nonlinearloads and powerelectronics equipment are widely appliedThose loads are generally sensitive to electricaldisturbances which may cause them to malfunction or even to failAmong various powerinterruption or disturbance factorsvoltage sags are currently the largest cause of disruption inpower supply systemsVoltage sags are unpredictablethis will result in considerableeconomic lossesThereforeits very necessary that the use of compensation devices toeliminate the instantaneous voltage sag and improve power qualityThis paper takes the dynamic voltage restorer as the research objectFirstlythe background and signification of the research work is introducedand the domestic andoversea development of DVR is summarizedand then the system configuration and basicoperation principle are discussedthe choose of DVR main circuit structure and the design ofthe circuit parameters are analyzed on the theorySecondlysingle-phase voltage dq transform detection method based on instantaneousreactive power theory is widely usedbut the construction of three-phase voltage bysingle-phase need be consideredThe detection method based on hilbert transform andwavelet transform are discussed and simulated to ensure that the latter has better excellentfunctionThe two tracing PWM control approaches which have been widely used arediscussedthe timer-control hysteresis PWM control method is fit on the DVR betterFinallythe simulation model of the DVR based on the theoretical analysis is built upwith SimPowerSystems of MATLABand several kinds ofvoltage sag in the single-phaseand three-phase system are simulated respectivelyThe simulation results show that thedetection method and control strategy which are used in DVR are of a good compensationcharacteristicsand DVR can solve multiple power quality problems in the power systemsKey wordsPower qualityDynamic voltage restorerVoltage sagMATLAB simulation目录摘要IAbstract II1绪论111 电能质量问题概述 1com量概念1com 电能质量问题分类112 电压跌落 3com落产生的原因 3com落的危害 4com落的抑制方式 413 动态电压恢复器的研究与应用现状 5 com 国外的研究现状 6com 国内的研究现状 614 MATLABSIMULINK简介715 本论文的主要工作72 动态电压恢复器的工作原理与结构921 动态电压恢复器的基本结构与原理922 DVR的工作模式923 DVR的电压补偿策略103 动态电压恢复器的主电路参数设计12 31 主电路的结构选择12com 逆变器的选择 12com 串联变压器12com 输出滤波器13com 直流储能单元的选取1432 DVR主电路参数设计14com DVR容量15com 直流测电压15com 串联侧滤波电路15com 主电路参数的设定154 动态电压恢复器的电压跌落检测 1741 现有的电压跌落检测方法17com 有效值计算法 17com 峰值电压法17com 基于瞬时无功功率理论的dq变换检测法1742 基于Hilbert变换的电压跌落检测方法 18com 基于Hilbert变换的电压跌落检测方法概述18 com 基于Hilbert变换的电压跌落检测原理18com Hilbert变换检测的仿真模型19com 短时电压波动的检测与分析1943 小波变换检测法22com 小波变换的理论23com 小波函数的选取24com 分解层数的确定24com 应用小波变换模极大值检测分析暂态电能质量问题25 com 短时电压波动信号的检测与分析265动态电压恢复器的控制策略3351 滞环控制比较方式33com 滞环控制比较方式的原理33com 基于滞环控制的系统仿真346动态电压恢复器的仿真试验3761 单相系统的仿真补偿试验37com 电压跌落20的补偿试验37com 电压跌落50的补偿试验38com 电压跌落70的补偿试验3862 三相系统的仿真补偿试验39com 三相电压跌落的补偿试验40com 三相电压跌落且三相不平衡的补偿试验41com 三相电压跌落并伴有谐波的补偿试验41结论43致谢45参考文献461绪论11 电能质量问题概述com量概念所谓电能质量是指把发电厂发出的电能看成是一种商品从而对他的各种技术指标作出规定以判断其是否合格但是由于人们看问题的角度不同所以迄今为止对电能质量的技术含义仍存在着不通的认识还不可能给出一个准确统一的定义在国外对于电能质量这一用词长期以来都比较混乱直到1968年一篇关于美国海军电子设备用电源规范要求的研究论文最先规范使用了Power Quality这一术语并给出相应的技术定义喝个电能质量的概念是指提供给铭感设备的电力和设置的接地系统是适合于该设备与设备之间的相互作用和影响以及电源与设备之间的相互作用的影响并以此为基础制定出了一系列相关的电磁兼容标准电磁兼容术语与电能质量术语有横打的重叠性我国一般采用电能质量这一术语对于电能质量也有不同的定义在众多的电能质量定义中将电能质量定义为导致用电设备故障或不能正常工作的电压电流或频率的偏差这个定义比较简明也概括了电能质量问题的成因和后果下面是几种常用的定义1文献认为电能质量是任何明显引起电压电流或频率偏移并由此导致用户装置故障或误动作的电能问题2IEC 1000-2-24 标准将电能质量定义为供电装置正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性3IEEE Std1100-1999将电能质量定义为满足电子装置的运行条件并能够以一种与主布线系统及其它相关装置相协调的方式驱动和保护电子装置4文献将电能质量简明的表示为电压或电流的幅值频率波形等参量距规定值的偏差可以看出上述的定义都主要考虑到电力用户方主要是为保证负荷的正常运行com 电能质量问题分类理想的供电电压应该是纯正的正弦波形具有标称幅值和标称频率并且三相对称然而由于从发电到用电各环节中的非离线因素的影响施加到负载上的电压幅值频率波形中的一相或几相可能偏离标称值或标准状态电压波形幅值和频率偏离标称值达到一定的范围时电力用户和电网的运行就会受到一定程度的影响和损害这就产生了电能质量为问题国际电力电子工程师协会IEEE根据电压扰动的频谱特征持续时间幅值变化等将其进行了细分并对供电系统典型的电磁干扰现象进行了特征分类初步建立了电能质量概念体系电能质量问题主要分为电流质量问题和电压质量问题系统是一电压型电源只要电网电压的幅值频率在许可范围之内电压的波形为正弦波且三相对称就可以认为不存在电能质量问题本文研究的动态电压恢复器是针对负载侧电压的动态补偿装置因此文中所涉及到的电能质量问题主要指电力系统的电压质量电能质量包括稳态电能质量和动态电能质量参照美国电气和电子工程师协会 IEEE 第22标准协调委员会电能质量和其他一些国际委员会的推荐描述电能质量问题的术语主要包括以下几个电压不平衡 Volatage unblance 过电压Over voltage 欠电压 Under voltage 电压跌落 Sag 电压骤升 Swell 供电中断Interruption 或闪变 Flicker 等其中前三种现象一般视为稳态电能质量问题后者为动态电能质量问题各种电能质量问题特点如下1 电压不平衡Voltage unbalance是指三项典雅的幅值或相位不对称不平衡的程度用不平衡度电压负序分量和正序分量的均方根值百分比来表示典型的三项不平衡是指不平衡度超过2短时超过4在电力系统中各种不平衡工业负荷以及各种接地短路故障都会导致三相电压的不平衡2 电压跌落sags电压有效值降至额定值的10-90 持续时间为05-30个周期3 电压中断 interruptions 在一相或多相线路中完全失去电压低于额定值的10 一段时间持续时间05个周期至 3ｓ为瞬时中断持续时间3ｓ至60s为暂时中断持续时间大于60s为电压中断4 电压上升swells电压或电流有效值升至额定值的110以上典型值为额定值的110 -180 持续时间为05-30个周期5 电压瞬变 transient 是指在一定时间内电压在两个稳态量之间的变化电压瞬变可以是任意极性的单方向脉冲或是第一个峰值为任意极性的衰减振荡波6 过电压 over-voltages 电压为额定值的110-120持续时间大约为1min7 欠电压 under-voltages 电压为额定值的80-90持续时间大约为1min8 电压波动 fluctuations 闪变电压波动闪变是指电压幅值在一定范围内有规律地或随机地变化其电压幅值的变化通常为额定值的90 -110这种电压波动常称为电压闪变12 电压跌落电压跌落sags又可称dips是指在某一时刻电压的幅值突然偏离正常工作范围经很短的一段时间后又恢复到正常水平的现象目前多数文献都用跌落的幅值和持续时间来作为描述电压跌落的特征量但对幅值大小和持续时间的界定范围还未形成统一的标准例如在IEEE电能质量标准中对电压跌落特征量的界定范围是幅值标么值在0109之间持续时间为半个周期至1分钟而IEC标准则用跌落前后电压的差值与正常电压的百分比来描述电压跌落的深度持续时间限定为半个周期至几十秒此外有的文献把电压相位偏移角和发生频率也作为描述电压跌落的特征量也称为暂降骤降等大量的统计数据表明电压跌落是发生在频率最高影响最严重造成的经济损失最大的一类动态电能质量问题美国300多哥电能质量检测器从1993年到1995年的观测数据表明高达92的扰动事件是电压跌落他们的持续时间大多数不到2秒钟持续时间在2秒钟到10分钟之间的电压中断仅占4其余的电能质量问题占余下的4日本关西电力公司统计结果显示大多数电压跌落为跌幅20以内持续时间100ms以内的故障com落产生的原因实际电力系统中线路的阻抗不可能为零因此当电流增加时线路两端的压差也随着增大正常运行请款下压差并不大但是当线路的电流急剧增大或线路阻抗增加很大时线路两端的电压差将明显增大于是就产生了电压跌落因此根据电压跌落引起的原理可将跌落产生原因分为两大类一种是由电流增大引起的另一种是由系统阻抗增大引起的其中最常见的是电压跌落产生原因有两种1 故障点引起的电压跌落当输电网或者配电网中出现电路故障时电流急剧增大在公共电压连接点产生电压跌落同时跌落沿着电网扩散而给大量用户造成问题电压跌落的幅值由短路故障类型和故障点距离决定电压跌落持续时间则取决于保护的类型在半个周波到数秒钟变化故障分为都城和不对称故障因此产生的电压跌落也可能是对称的也可能是不对称的2 感应电动机启动引起的电压跌落感应电机全电压启动时需要聪系统汲取的电流值是满负荷运行时的5-10倍这一大电流流经系统阻抗时会引起电压的突然下降这种跌落的深度取决于感应电机特性和连接处的短路容量跌落持续的时间较长其他的如变压器励磁涌流开关操作电容器组的投切以及上述各种因素的组合都会引起电压跌落com落的危害电压跌落已被认为是影响许多用电设备正常安全运行的较严重的动态电能质量问题电压跌落对设备造成最直接的影响就是由于电压较额定电压低当跌落持续时间较长时设备得不到足够的能量而无法正常工作电压跌落同时会引起一些保护继电器动作直接将设备推出运行对于大多数微机及微电子控制设备电压跌落的恢复过程会引起微机的重新启动会造成相当大的经济损失电压跌落对现代社会造成的危害总结为以下四个方面1电压跌落对人们的日常生活有很大的影响2电压跌落对信息业有很大的影响3电压跌落对大型敏感工业用户造成很大的危害4电压跌落对现代社会广泛应用的电子设备影响也很大com落的抑制方式电压跌落的抑制可通过供电方和设备制造厂家两方面来共同解决对于设备制造厂家来讲要求降低设备对电压跌落的敏感度也就是提高设备对电压跌落的免疫力本文对这方面的技术不做详细讨论对于供电方来讲应该提供给用户的是合格的电压到目前为止已有若干个产品可用来抑制电压跌落随着电力电子技术计算机和自动控制技术的迅速发展提出了一种新的补偿方式即基于现代电力电子技术的用户电力技术 Custom Power 用户电力技术是由美国电力科学研究院EPRI 的NG Hingorani博士于1988年提出的可以解决电压跌落上升瞬时中断等配电系统扰动所引起的种种问题用户电力技术是指把大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来以用户对供电力的可靠性和电能质量要求为依据为用户配置所需要的电力用户电力技术概念的提出有力地推动了在提高配电可靠性和优化电能质量方面应用电力电子技术控制设备的研究和实用化工作作为基于电力电子技术的柔性交流输电系统 FACTS 技术已成为改善电能质量的有力工具该技术的核心器件IGBT比GTO具有更快的开关频率因此DFACTS装置具有更快的响应特性目前主要的DFACTS装置有有源滤波器 APF 动态电压恢复器配电系统用静止无功补偿器 D-STATCOM 固态断路器 SSTS 等其中的动态电压恢复器是本文所要研究的内容它串接在电源与敏感负荷之间可以在毫秒时间内将电压跌落补偿到正常值DVR具有极高的补偿效率以及相对低廉的费用是抑制电压跌落的有效的补偿装置常用的方法有1 变压器分接头调节器目前该产品可在一个半周波内完成调整由于受变压器分接头的调节范围限制仅在一定程度上减轻电压跌落的影响2 磁谐振变压器CTV Constant Voltage Transformer 在电压跌落下降到正常值的70时仍能提供平稳电压支撑效率在70-75体积比标准变压器稍大容量通常咋20KV一下3 静止开关切换STS Static Transfer Switch 负荷由双电源供电一个备用当供电电源发生电压跌落时STS可以在一个半周波内将故障电源切除备用电源投入效率可达99缺点就是造价太高对于重要的要求严格的负荷可以采用4 不间断电源UPS Uninterruptable Power Supply 在减少电压跌落和电压中断影响的装置中UPS是使用较广泛的设备当店员发生电压跌落或者电压中断时由UPS供电提供给用户合格的电压效率达到92-97缺点是大荣来那个受限制运行维护费用高动态电压恢复器DVR Dynamic Voltage Restorer DVR串接在电源与敏感负荷之间当电压跌落发生时DVR可以在ms级时间内将电压跌落补偿成正常值由于DVR只是在电压跌落出现时提供负荷满足正常电压所需的功率消耗负荷所需的大部分功率还是由电源提供因而DVR的效率很高费用低于UPSSTS是抑制电压跌落最有效的补偿装置13 动态电压恢复器的研究与应用现状由于动态电压恢复器是一种比较理想的用户端电压电能质量的保护装置所以其研究成为了国内外的一个热点尤其是在理论研究方面目前动态电压恢复器的理论研究主要集中在主电路拓扑结构检测算法控制方法补偿策略等方面在主电路拓扑结构方面主要研究不同的三相系统逆变器结构对故障电压补偿效果的区别高压大功率逆变器在DVR中的应用等在检测算法方面主要研究如何快速准确的检测出电网电压的幅值相位以及频率的变化并生成负载电压的参考指令在控制方法的研究方面主要的热点是如何快速准确的捕捉畸变电压并对其进行很好的补偿保证系统具有良好的动态性能在补偿策略方面主要研究如何在储存能量一定的情况下尽量的延长补偿电压跌落的时间即能量又呼阿德补偿方式动态电压恢复器不仅在理论研究方面取得了很多的成果而且有不少产品已经投入使用并取得了良好的效果第一台工业应用的DVR由西屋公司于1996年研制成功安装在美国北卡罗里纳州Duke电力公司靠近一个自动化纺织厂的1247KV 系统上以便对全厂提供电压跌落保护另外在Orian Rugs USA Bonlac Foods Australia Caledonian Paper UK 等公司的网络中均串入了DVR如澳大利亚的Bonlac食品公司在对DVR试运行后进行的数据统计表明该公司每年减少了2453400澳元的损失据美国输配电杂志报道由ABB公司制造的两台容量各为225MVA的DVR于2000年在以色列一家著名的微处理器制造厂投入运行用以防止因电压跌落引起全厂跳闸而可能造成以百万元计的产品成为废品它可以弥补500ms的三相电压跌落的35和单项电压跌落的50可见DVR的应用可以大大提高用户的电压质量和经济效益由此可见动态电压恢复器是一种非常有应用前景的电能质量补偿装置各国的专家学者们已经达成了这样的共识动态电压恢复器是改善电压型电能质量问题的最经济最有效的手段com 国外的研究现状世界上第一台DVR由Westinghouse公司于1996年研制成功并安装在Duke 电力公司的1247kV系统上该装置的容量为2MVA主要用于抑制纺织厂供应电压的跌落随后ABB公司研制的22kV4MVA的DVR也成功地应用于半导体生产厂的故障电压恢复它可在系统电压发生跌落时迅速地几毫秒内提供补偿电压以维持负荷电压恒定此外ABB公司还推出了基于IGCT的DVR由于IGCT结合了GTO和IGBT 的优点这种动态电压恢复器性能优越逆变器可靠性高效率和安全性也很由ABB公司制造的两套DVR 单套容量均为225MVA 于2000年在以色列一家著名的微处理器制造厂投入运行用以防止因电压跌落引起全厂跳闸而造成数百万美元的产品成为废品的巨大经济损失该DVR可补偿持续时间达500ms的三相电压下跌35和单相电压下跌50的电压跌落德国Siemens公司的SIPCON-S系列产品采用的是串联补偿的原理可以补偿电网电压波动和谐波根据西门子1998年的产品资料可以总结出以下特点1系统因故障电网电压降到额定值的50％时SIPCON-S仍能正常工作2一般情况下SIPCON-S的容量为负载的20％～50％3系统电压的过冲或跌落的补偿可在2～3ms之内完成4可以补偿电网电压不平衡5SIPCON-S产品的容量为几十KVA到1MVA可以对6MVA的负载进行补偿除了上述的动态电压恢复器实例世界上还有很多厂家和研究机构正在研究各自的DVR如日本的柱上式美国威斯康欣大学等com 国内的研究现状国内对电能质量补偿装置的研究总的来说还处于刚起步的阶段1998年我国国内的高等学校和科研单位才开始对动态电压恢复器进行研究目前研究仍然处于理论研究和样机研制阶段也取得了一些成果清华大学华北电力大学西安交通大学东南大学中国科学院电工研究所等都对DVR进行了大量的研究实验并研制出DVR的试验样机所研制的DVR样机还有待于工业环境的检验但与国外相比还有很大的差距主要是在容量和电压等级方面目前针对DVR的研究集中在如下几方面1能量存储单元的充放电技术2不同电压等级下特别是高电压等级主电路结构的选择3电压跌落检测算法以及补偿指令的产生4DVR补偿电压跌落的动态控制方法14 MATLABSIMULINK简介计算机仿真是进行现代科学研究的一种重要手段在电力电子技术方面计算机辅助分析和设计方法已成为一种公认的经济有效的设计方法计算机仿真可以建立一个模拟的实验环境构造出复杂并且精确的电路模型通过仿真对其进行各方面性能的检验而不需要冒着损坏器件的风险降低了开发成本目前MATLAB及其SIMULINK可视化仿真平台在控制系统中应用非常广泛SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模仿真和分析的软件包它支持连续离散及两者混合的线性和非线性系统也支持具有多种采样频率的系统在SIMULINK环境中利用鼠标就可以在模型窗口中直观地画出系统模型然后直接进行仿真它为用户提供了方框图进行建模的图形接口采用这种结构画模型就像你用手和纸来画一样容易它与传统的仿真软件包微分方程和差分方程建模相比具有模块化可封装结构图编程以及高度可视化等特性使仿真建模大大简化使用MATLAB软件进行电力系统数字仿真具有三个突出的优势1电力系统仿真工具箱功能强大工具箱内部的元件库提供了经常使用的各种电力元件的数学模型并且提供了通过自己编程的方式来创建适合的元件模型的手段2MATLAB采用SCOPE模块和其他的画图模块在仿真进行的同时就可观看到仿真结果除此之外用户还可以在改变参数后来迅速观看系统中发生的变化情况仿真的结果还可以存放到MATLAB的工作空间里事后处理3友好的界面模型分析工具包括线性化和平衡点分析工具MATLAB的许多工具及MATLAB的应用工具箱由于MATLAB和SIMULINK是集成在一起的因此用户可以在这两种环境下对自己的模型进行仿真分析和修改15 本论文的主要工作本文以动态电压恢复器为研究对象在了解动态电压恢复器研究现状和工作原理的基础上对其主电路结构的选择电压跌落的检测方法及补偿电压发生电路的控制方式做了较深入的理论分析并用仿真软件MATLABSIMULINK对各部分进行建模和仿真本文的主要内容和章节安排如下第一章介绍了电压跌落的定义分类和起因分析了电压跌落的危害讨论了动态电压恢复器国内外的研究现状和发展趋势明确了本文研究的主要内容第二章介绍动态电压恢复器的基本工作原理和主电路结构对其工作模式和补偿策略也进行了简要的介绍第三章讨论了动态电压恢复器主电路结构的选择并对主电路参数进行设计第四章介绍了现有的电压跌落检测方法由于它们的不足和缺陷采用Hilbert 变换与后差分相结合的方法和基于小波变换的检测方法并分别搭建仿真模型通过仿真试验校验其检测效果第五章给出了目前广泛使用的滞环控制和定时控制两种跟踪型PWM控制方式通过仿真对比分析了两种控制方法应用于动态电压恢复器的正确性和可行性。

动态电压恢复器的原理及控制综述

动态电压恢复器（DVR）是现代配电系统中重要的缓解电压暂降的电力设备。

DVR的工作原理、结构和控制方法在许多DVR相关的学术会议和期刊上被引用和比较。

同时对未来DVR在电力系统中的应用和一些问题提出了建议。

PQ 特性包括频率变化，电压变化，电压波动，不平衡三相电压，电压突变和谐波失真。

对于敏感的设备的一个严重威胁是持续10至100毫秒的电压暂降（60％至90％的额定电压的下降）。

电压暂降是因为大功率电机并网或切换操作时由动物接触，暴风雨，设备故障，绝缘故障，短路冲击电流较大等因素引起的。

这将导致巨大的财产和经济损失。

众所周知的保护关键负载不受干扰的定制功率器件有：STA TCOM分布（静止同步补偿器DSTATCOM），动态电压恢复器（DVR）和统一电能质量调节器（UPQC）。

DVR主要用于解决电压暂降问题。

1996年8月，Westinghouse电气公司在加利福尼亚州南部的Anderson在12.47KV变电站安装了世界上第一台DVR。

它主要为自动生产的工厂提供保护。

随后，ABB，西门子等其他公司也开发了自己的的产品来保证敏感负载的电压质量。

所以，在DVR的结构，参数检测，闭锁，补偿和控制技术等方面进行了大量的电力系统的研究。

在这片论文里，将对DVR的控制技术和结构进行调查和比较。

动态电压恢复器控制策略的研究与仿真

Ａｓａｔ：ｒｆｎｌｓｆｈｙａｃｖｌｇｅｔｒｒ（ＶｂｔｃＢｅａｉｏｅｄｎｍｉｏａｅｒｓｅＤＲ）ｃｍｍｎｖｌｇ，ｃｒｎｏｂｅｃｏｅ— ｏｅｄａｋＰＤｃｎｒｌｔｔｙｒｉａｙｓｔｔｏｏｏｏａｅｕｒｔｄｕｌｌｄｌｐｆｅｂｃＩｏｔｒｅ。ｔｅｓｏｏｓａｇ
ｐｒｏｍａｃｅｆｒｎｅ．
Ｋｅｗｏｄ：ｏｔｇａｄｎｍｉｏｔｇｅｔｒｒｃｎｒｌｓａｅｒｐｔｉｅｃｎｒｌｙｒｓｖｌｅｓｇａｙａｃｖｌｅｒｓｅｏｔｏｔｔｇａｏｒｙｅｅｉｖｏｔｔｏ
２ＣｎｕＩｄｓｒｌＰｏｅｓＡｖｎｅｏｔｌｙＬｂｒｔｒｓａｎｈｕＧｎｕ７０５，ｓｎｕｔａｒｃｓｄａｃｄＣｎｒａｏａｏｉ，Ｌｚｏａｓ３００，ＣｉａａｉｏＫｅｅｈｎ）
ｐｉｅｕｈｅｄｆｃｅｉｓｏｈｏｔｏｔａｅ．Ｉｒｅｏｏｔｍｉｅｔｅｏｔｔｐｒｏｍａｅｏｈｎｅｔｒａｄｉｃｅｓｈｅｏｔｔｏｎｔｄｏｔｔｅｉｉｎｃｅｆｔｅｃｎｒｌｓｒｔｇｙｎｏｄｒｔｐｉｚｈｕｐｕｅｒｎｃｆｔｅｉｖｒｅｎｎｒａｅｔｅｒｔａｎｌｓｓｈｏｒｃｓｏｈｏｇｈｏｅｉｌａｙｉ，ｔｅｃｍｍｏｏｔｇｃａｎｖｌｅ－ｃｒｅｔｄｕｌｌｓｄｌｏＩｏｔｏｎｅｅｉｖｏｔｏｔｏｓａｕｒｎ。ｏｂｅｃｏｅｏｐＰＤｃｎｒｌａｄｒｐｔｉｅｃｎｒｌｍｅｈｄｔｗｅｅｃｍｂｎｄｔｒａｍｕｔｌｘｄＣｏｔｌｔｏｎｈｏｔｏｌｒｄｓｎｗａｎｒｄｃｄｎｔｅＭＡｒＡＢＳＭＵＬＮＫｔｒａｅｒｏｉｅｏｆｍｌｐｅｅｎｒｈｄａｄｔｅｃｎｒｌｅｉｓｉｔｕｅ．ＩｒＬ／ＩｏｉｏｍｅｅｇｏｈＩｏｃｅｔｓｌｔｏｄｌｏｎｅｔｒｔｅｓｍｕａｉｎｒｓｌｓｓｏｔａｈｏｏｉｃｎｒｌｉａｉｎｍｏｅｆｉｖｒｅ，ｈｉｌｔｅｕｔｈｗｈｔｔｅｃｍｐｓｔｏｔｍｅｈｄｈｓｘｅｌｎｙａｃｎｓｔｍｕｏｅｏｔｏａｅｃｌｔｄｎｍｉａｄｔｉｅａｃ

动态电压恢复器检测算法的研究与仿真

波正序分量，结合补偿策略得到所需的电压补偿量，时性较强。并实
关键词：电压暂降；态电压恢复器；测方法；小二乘法动检最
中图分类号：Ｔ２Ｐ文献标识码：Ａ
Ｒｅｅｒｈｎｅｌｔｏｏｄｔｃｉｎｌｏｉｈｓａｃａｄｍｕａｉｎｆｅｅｔｏａｇｒｔｍｏｄｎｍｉｖｌａｅｆｙａｃｏｔｇ
Ａｂｔｃ：Ｔｅａｅｉｔｄｃｄｈｇｏｎｐｉｃｐｅｆｗｏｋｎｐｅｅｔｏｔｇｓｇｅｅｔｎｓｒｔａｈｐｐｒｎｒｕｅｔｅｒｕｄｒｎｉｌｏｏｒａｄｒｓｎｖｌｅａｄｔｃｉｍｅｈｄｏｄｎｍｉｏｔｇａｏｔｏｓｆｙａｃｖｌｅａ
存在的电压三相不平衡现象以及传统检测方法中存在的问题，出一种基于最小二乘法的检测方法，用最提利小二乘算法在三相不平衡系统中分离出正序分量，利并用完全电压补偿策略求出电网电压畸变需要的补偿量。
ｒｓｏｅ．Ｏｎｈｓａｉｔｉｐｐｒｒｐｓｄｓｒｅｅｔｎｅｔｒｒｔｉｂｓｓｈｓａｅｐｏｏｅａｏｔｔｃｉｍｅｈｄａｅｏｔｅｅｓ－ｑａｅｍｅｈｄｔａｓｐｒｔｆｍｔｅｄｏｔｏｂｓｄｎｈｌａｔｓｕｒｓｔｏ．Ｉｃｎｅａａｅｒｏｈｆｎａｎａａｅｏｉｖ — ｅｕｎｅｎｇｔｔｅｅｕｒｄｖｌｇｏｅｓｔｎｏｌｋｈｏｅｓｔｏｔｔｇｈｎｔｅｅｗｏｋｕｄｍｅｔｌｗｖｐｓｔｅｓｑｅｃａｄｅｈｒｑｉｅｏｔｅｃｍｐｎａｉｔｉｔｅｃｍｐｎａｉｎｓｒｅｉａｏｎｎａｙｗｅｈｎｔｒｖｌｇｐｅｒｄｔｅｔｒｅｐａｅｕｂｌｎｅｖｌｇａ，ｔｅｒａ — ｉｈｒｃｅｕｉｅｔｒｏｔｅａｐａｅｈｈｅｈｓｎａａｃｏｔｅｓｇｈｅｌｔａａｍｅｃａａｔｒｑｔｅｂｔ．ｅ

动态电压恢复器综述

动态电压恢复器综述由于动态电压恢复器是一种比较理想的用户端电压电能质量的保护装置，所以其研究成为了国内外的一个热点。

尤其是在理论研究方面。

目前动态电压恢复器的理论研究主要集中在主电路拓扑结构、检测算法、控制方法、补偿策略等方面。

在主电路拓扑结构方面，主要研究不同的三相系统逆变器结构对故障电压补偿效果的区别，高压大功率逆变器在DVR中的应用等；在检测算法方面，主要研究如何快速准确的检测出电网电压的幅值，相位以及频率的变化并生成负载电压的参考指令；在控制方法的研究方面，主要的热点是如何快速准确的捕捉畸变电压，并对其进行很好的补偿，保证系统具有良好的动态性能；在补偿策略方面，主要研究如何在储存能量一定的情况下尽量的延长补偿电压凹陷的时间。

动态电压恢复器不仅在理论研究方面取得了很多的成果，而且有不少产品已经投入使用，并取得了良好的效果。

第一台工业应用的DVR由西屋公司于1996年研制成功，安装在美国北卡罗里纳州Duke电力公司靠近一个自动化纺织厂的12.47KV系统上，以便对全厂提供电压凹陷保护。

另外在Orian Rugs(USA)，Bonlac Foods(Australia)，Caledonian Paper(UK)等公司的网络中均串入了DVR。

如澳大利亚的Bonlac食品公司在对DVR试运行后进行的数据统计表明，该公司每年减少了2，453，400澳元的损失；据美国输配电杂志报道，由ABB公司制造的两台容量各为22.5MVA的DVR于2000年在以色列一家著名的微处理器制造厂投入运行，用以防止因电压凹陷引起全厂跳闸而可能造成以百万元计的产品成为废品，它可以弥补500ms的三相电压凹陷的35%和单相电压凹陷的50%。

可见，DVR 的应用可以大大提高用户的电压质量和经济效益。

由此可见，动态电压恢复器是一种非常有应用前景的电能质量补偿装置，各国的专家学者们已经达成了这样的共识：动态电压恢复器是改善电压型电能质量问题的最经济，最有效的手段。

动态电压恢复器的MATLAB仿真---毕业设计

摘要由于现代科技的发展，非线性负载和电力电子装置应用广泛，它们对电压扰动极其敏感，几个周波的电压扰动可能导致它们失灵或彻底损坏。

在各种电压扰动或干扰因素中，电压跌落尤为明显，并已成为影响诸多用电设备正常运行的非常严重的动态电能质量问题。

而且电压跌落具有不可预见性，影响范围较大，会造成相当大的经济损失。

因此，利用补偿装置消除瞬时电压跌落、提高电能质量非常必要。

本文以动态电压恢复器（Dynamic V oltage Restorer,DVR）为研究对象，首先介绍了研究DVR的目的意义和DVR的发展概况，阐述了其主电路结构和工作原理，并对主电路结构的选择以及参数的设计进行了理论分析。

其次，在目前跌落电压特征量的检测方法中，基于瞬时无功功率理论的单相dq变换检测方法应用广泛，但需要考虑由单相电压虚构三相电压的问题。

本文讨论了Hilbert变换检测法和小波变换检测法，并通过仿真比较，确定小波变换检测法具有较好的检测性能；对比了目前广泛使用的滞环控制和定时控制两种跟踪型PWM控制方式，选取定时控制的瞬时值比较方式作为DVR中PWM逆变器的控制方法。

最后，在理论研究的基础上，应用MATLAB中的SimPowerSystems工具箱对DVR进行了建模仿真，对比了电网中发生电压跌落、电压上升和电压跌落并伴有谐波等几种电能质量问题时DVR的补偿性能。

仿真结果证明了DVR所采用的检测方法和控制策略的正确性，且具有较好的补偿特性，且能够同时解决电网中的多种电能质量问题。

关键词：电能质量；动态电压恢复器；电压跌落；MATLAB仿真AbstractWith the development of modern science and technology,the nonlinear loads and powerelectronics equipment are widely applied.Those loads are generally sensitive to electricaldisturbances which may cause them to malfunction or even to fail.Among various powerinterruption or disturbance factors,voltage sags are currently the largest cause of disruption inpower supply systems.V oltage sags are unpredictable,this will result in considerableeconomic losses.Therefore,it’s very necessary that the use of compensation devices toeliminate the instantaneous voltage sag and improve power quality.This paper takes the dynamic voltage restorer as the research object.Firstly,the background and signification of the research work is introduced,and the domestic and oversea development of DVR is summarized,and then the system configuration and basicoperation principle are discussed，the choose of DVR main circuit structure and the design ofthe circuit parameters are analyzed on the theory.Secondly,single-phase voltage dq transform detection method based on instantaneousreactive power theory is widely used，but the construction of three-phase voltage bysingle-phase need be considered.The detection method based on hilbert transform andwavelet transform are discussed and simulated to ensure that the latter has better excellentfunction.The two tracing PWM control approaches which have been widely used arediscussed,the timer-control hysteresis PWM control method is fit on the DVR better.Finally,the simulation model of the DVR based on the theoretical analysis is built upwith SimPowerSystems of MATLAB,and several kinds of voltage sag in the single-phaseand three-phase system are simulated respectively.The simulation results show that thedetection method and control strategy which are used in DVR are of a good compensationcharacteristics,and DVR can solve multiple power quality problems in the power systems.Key words:Power quality,Dynamic voltage restorer,Voltage sag,MATLAB simulation目录摘要...................................................................................................................... I II Abstract ........................................................................................................................ I II 1绪论 (1)1.1 电能质量问题概述 (1)1.1.1电能质量概念 (1)1.1.2 电能质量问题分类 (1)1.2 电压跌落 (3)1.2.1电压跌落产生的原因 (3)1.2.2电压跌落的危害 (4)1.2.3电压跌落的抑制方式 (4)1.3 动态电压恢复器的研究与应用现状 (5)1.3.1 国外的研究现状 (6)1.3.2 国内的研究现状 (6)1.4 MATLAB/SIMULINK简介 (7)1.5 本论文的主要工作 (7)2 动态电压恢复器的工作原理与结构 (9)2.1 动态电压恢复器的基本结构与原理 (9)2.2 DVR的工作模式 (9)2.3 DVR的电压补偿策略 (10)3 动态电压恢复器的主电路参数设计 (12)3.1 主电路的结构选择 (12)3.1.1 逆变器的选择 (12)3.1.2 串联变压器 (12)3.1.3 输出滤波器 (13)3.1.4 直流储能单元的选取 (14)3.2 DVR主电路参数设计 (15)3.2.1 DVR容量 (15)3.2.2 直流测电压 (15)3.2.3 串联侧滤波电路 (15)3.2.4 主电路参数的设定 (16)4 动态电压恢复器的电压跌落检测 (17)4.1 现有的电压跌落检测方法 (17)4.1.1 有效值计算法 (17)4.1.2 峰值电压法 (17)4.1.3 基于瞬时无功功率理论的dq变换检测法 (17)4.2 基于Hilbert变换的电压跌落检测方法 (18)4.2.1 基于Hilbert变换的电压跌落检测方法概述 (18)4.2.2 基于Hilbert变换的电压跌落检测原理 (18)4.2.3 Hilbert变换检测的仿真模型 (19)4.2.4 短时电压波动的检测与分析 (19)4.3 小波变换检测法 (22)4.3.1 小波变换的理论 (23)4.3.2 小波函数的选取 (24)4.3.3 分解层数的确定 (24)4.3.4 应用小波变换模极大值检测分析暂态电能质量问题 (25)4.3.5 短时电压波动信号的检测与分析 (26)5动态电压恢复器的控制策略 (33)5.1 滞环控制比较方式 (33)5.1.1 滞环控制比较方式的原理 (33)5.1.2 基于滞环控制的系统仿真 (34)6动态电压恢复器的仿真试验 (37)6.1 单相系统的仿真补偿试验 (37)6.1.1 电压跌落20%的补偿试验 (37)6.1.2 电压跌落50%的补偿试验 (38)6.1.3 电压跌落70%的补偿试验 (39)6.2 三相系统的仿真补偿试验 (39)6.2.1 三相电压跌落的补偿试验 (40)6.2.2 三相电压跌落且三相不平衡的补偿试验 (41)6.2.3 三相电压跌落并伴有谐波的补偿试验 (41)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)1绪论1.1 电能质量问题概述1.1.1电能质量概念所谓电能质量，是指把发电厂发出的电能，看成是一种商品，从而对他的各种技术指标作出规定，以判断其是否合格。

改进的动态电压恢复器控制策略研究

改进的动态电压恢复器控制策略研究随着发电和负荷的快速变化，系统安全运行和电网稳定性受到越来越大的挑战。

而动态电压恢复器（DVR）作为一种用于保持系统电压稳定性的重要控制装置，已经成为研究者关注的热点。

实用控制策略被认为是DVR高效和安全运行的关键。

本文首先介绍了动态电压恢复器的工作原理，提出了改进的控制策略全局和局部控制，然后结合使用模拟仿真和数学建模的方法，以及考虑电力系统的有限容量的情况，研究了改进的控制策略的有效性和有效性。

首先，本文介绍了动态电压恢复器（DVR）的概念和工作原理，以及DVR在现代电力系统中的重要作用，认为进行DVR控制主要用于提高系统的电压稳定性和改善系统的容量效率，以提高系统的可靠性。

然后，研究了基于PID的控制方法，提出了改进的控制算法，包括全局和局部控制，并结合仿真和数学建模的方法，考虑到实际电力系统的有限容量的特点，进行了仿真分析，证明了改进控制算法的有效性和有效性。

通过仿真和分析，本文证明了改进的DVR控制算法能够提高电网系统的稳定性，抑制电压和电流向量的偏移，以及避免操作时的环境噪声，且在不同的运行条件下，控制策略的性能可以得到稳定的保障。

此外，本文通过对DVR控制策略的研究，提出了一些建议，以求得最佳控制性能，比如采用基于模型预测的控制策略，以提高预测准确性；采用双闭环控制算法，以改善系统的故障容错能力；使用重复控制策略，以改善系统的调整精度和克服不确定因素等。

总之，本文以动态电压恢复器控制策略研究为研究主题，介绍了动态电压恢复器的工作原理，提出了改进的控制策略，使用模拟仿真和数学建模的方法，考虑了电力系统的有限容量情况，研究了改进控制策略的有效性和可靠性。

最后，本文还提出了在提高DVR控制策略有效性的基础上，进一步改善其应用性能的建议，为重要的电力系统控制问题提供了一种有效的解决方案。

动态电压恢复器地数字仿真实验

一、动态电压恢复器（DVR）的数字仿真实验动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）是一种基于电力电子技术的串联补偿装置，通常安装在电源与敏感负荷之间，其作用在于：保证电网供电质量，补偿供电电网产生的电压跌落、闪变等，其可在电源和敏感负载之间接入幅值和相位受控的电压，以抑制电源电压扰动对敏感负荷的影响。

具体参见教材《电力电子学》、《有源电力滤波器》、《自动装置原理》等。

1.实验预习清楚动态电压恢复器（DVR）的结构和原理；明确动态电压恢复器的具体控制方式。

2.实验目的了解数字仿真软件中DVR的构成及实现；针对系统电源的电压扰动进行动态补偿仿真；解析DVR控制参数的变化对其补偿性能的影响。

3.实验步骤（1）将仿真示例copy到电脑。

进入MATLAB界面，导入并打开模型DVR.slx;a.梳理DVR.slx模型中的主要元件设备组成，该模型主要包括电源模型（Grid）、DVR模型（涵盖有电力电子元件、控制环节及直流电源）、非线性敏感负荷（Non Linear Load）；b.熟悉电源模型（Grid）的电气设计参数，主要包括电压、频率，不同时间段的幅度变化特点，其分别对应于电压扰动中的凹陷和突增；c.熟悉DVR模型中饱和变压器、电力电子元件的型式和设计参数，DVR control环节中电压跟踪信号的形成方式，滞环比较器的具体运行特点。

d.熟悉非线性敏感负荷的组成结构及实现形式，掌握其电气参数的设计特点；e.设置模型配置参数，运行时间为2.5s。

图 1（2）点击运行DVR.slx算例。

4.实验记录DVR.slx的运行结果，包括：a.当电源（Grid）电压的参数变化如下图2所示时，记录动态电压恢复器的补偿效果，包括：电源三相电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压，该数据可从图3中读取，并据此计算分析各电压的Total Harmonic Distortion，THD。