动态电压恢复器电压跌落检测和控制策略研究

摘要

随着科学技术的发展，大量敏感性用电设备投入应用，这些设备对供电质量要求高，使得电压跌落已经成为电能质量中的一个显著问题。动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer，简称DVR)被认为是目前解决这一问题最有效的方式，而且对于电压谐波和三相不平衡等稳态电能质量问题也可以起到补偿作用。在DVR的整个工作过程中，电压跌落的检测、锁相和控制部分都是非常重要的部分。本文将着重对其进行研究。
　　 本文首先对目前常用的电压跌落检测方法进行研究分析，着重对基于瞬时无功功率理论的dq0变换法及其各种改进方法进行深入研究，分析它们各自的优缺点以及适用的范围，并对部分方法进行仿真研究。
　　 基于由变换的电压跌落检测方法要使用低通滤波器来分离dq变换后的交直流分量，而常用的低通滤波器在实时性和滤波效果方面存在矛盾，检测方法的实时性受到低通滤波器的制约。本文对数学形态学进行了研究，结合形态滤波原理，并考虑实际电网中发生最多的是单相电压跌落问题，设计了基于形态滤波器的单相电压跌落检测方法，并进行仿真，仿真结果表明该方法能够改善常用低通滤波器的不足，可以较好的满足DVR的检测要求。
　　 传统的三相软件锁相环易受到三相不平衡情况下负序分量的影响，本文先对三相软件锁相环进行深入研究分析，在此基础上设计了适用于单相电压跌落检测的软件锁相环，并将形态滤波器用于软件锁相环中，以提高其抗干扰能力，最后进行仿真验证，结果表明这种方法能够较好的满足DVR对锁相的要求。
　　 本文建立了DVR的等效电路以及数学模型，针对前馈控制和反馈控制的不足，采用复合控制策略，在反馈控制的基础上引入前馈控制，并对复合控制的负载适应能力、稳定性及动态性能进行分析。分析结果表明复合控制能够满足DVR控制系统的要求。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 研究的背景

1.2 电压跌落

1.2.1 电压跌落的概含

1.2.2 电压跌落产生的原因

1.2.3 电压跌落的危害

1.2.4 电压跌落的抑制措施

1.3 动态电压恢复器的结构和原理

1.4 DVR国内外研究概况及发展方向

1.5 本文的主要工作及内容安排

第2章 电压跌落的检测方法研究

2.1 电压跌落特征量检测算法的分析

2.1.1 有效值计算方法

2.1.2 基波分量法

2.1.3 缺损电压法

2.1.4 基波正序分解方法

2.1.5 小波变换法

2.2 三相平衡系统中的电压跌落检测

2.2.1 基于瞬时无功功率理论的dq0变换法

2.3 三相不平衡系统中的电压跌落检测

2.4 单相电压DQ变换方法分析

2.4.1 基于虚拟三相的dq变换法

2.4.2 αβ-dq变换单相检测法

2.4.3 基于求导的αβ-dq变换单相检测法

2.5 本章小结

第3章 形态虑波器在电压跌落检测中的应用研究

3.1 数学形态滤波器

3.1.1 数学形态学的基本变换

3.1.2 形态学基本变换的性质

3.1.3 形态滤波器的设计

3.1.4 仿真实验

3.2 软件锁相技术研究

3.2.1 基于模拟电路的过零比较方法

3.2.2 基于瞬时无功理论的软件锁相环(SPLL)

3.2.3 基于形态滤波器的单相锁相环

3.3 本章小结

第4章 动态电压恢复器的控制策略及仿真研究

4.1 DVR系统模型

4.2 DVR前馈控制原理

4.3 DVR反馈控制原理

4.4 复合控制策略

4.5 仿真实验

4.6 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录