基于DVR的配电网末端动态电压补偿技术研究

摘要

配电网处于整个电力系统的末端，其电能质量直接关系到用户电气设备能否正常运行。尤其，电压跌落、电压瞬时中断、电压升高等动态电压质量严重影响敏感负荷的正常工作，给生产造成巨大经济损失。因此，为了使敏感负荷能够安全稳定运行，应用动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)对配电网末端电压进行动态补偿具有重要意义。
　　动态电压恢复器是治理动态电压质量有效的电力电子装置，可以精确、快速地对电网电压进行动态补偿，保证负荷正常运行。论文提出了新型动态电压恢复器拓扑和基于双二阶广义积分器的改进锁相环，对新型动态电压恢复器的逆变器的调制策略进行了详细的理论分析;搭建了基于新型动态电压恢复器拓扑结构的仿真模型，充分考虑工程实际应用，在电网电压发生畸变、三相电压不平衡、相位出现跳变等条件下对系统进行仿真模拟;结果显示应用改进的软件锁相环可以精确快速的跟踪到电压波形，同时新型动态电压恢复器输出的电压谐波畸变率更低，更加接近标准的正弦波形。
　　论文建立新型动态电压恢复器拓扑等效电路模型。首先，分析了前馈控制在动态电压恢复器控制系统的优缺点;其次，分析了复合控制系统在动态电压恢复器中的优势;通过理论分析和仿真验证复合控制策略能够很好的实现动态电压恢复器对配电网末端的动态电压补偿。最后，论文结合改进的软件锁相环应用基于无功功率的DQ变换进行电压跌落检测。依据搭建的整个动态电压恢复器仿真平台，验证了动态电压恢复器在配电网发生电压三相不平衡或谐波条件下都能够快速精确的进行电压补偿。
　　在完成理论分析和仿真验证的基础上，制定了系统硬件电路设计的整体方案;系统以TMS320F28335为核心作为中央控制芯片，设计整个系统的控制电路和主电路;并根据实际的硬件电路设计了算法流程图，完成了相关电路的调试和实验。实验结果表明新型DVR拓扑能够降低直流侧电压等级并减小输出电压谐波畸变率。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景及研究的目的和意义

1．2国内外研究现状

1．3本文研究的主要内容

第2章DVR拓扑及控制策略

2．1新型DVR拓扑结构

2．2新型DVR控制策略

2．2．1 DVR的等效模型

2．2．2 DVR控制策略

2．2．3逆变器调制策略

2．3本章小结

第3章软件锁相环和电压跌落算法

3．1软件锁相环

3．1．1同步参考坐标系锁相环

3．1．2提出的软件锁相环

3．1．3仿真验证

3．2电压跌落检测算法

3．2．1现有的电压跌落检测算法

3．2．2基于无功功率的电压跌落检测算法

3．3仿真验证

3．4本章小结

第4章DVR硬件系统设计

4．1系统整体方案设计

4．2主电路设计和参数选择

4．2．1功率变换模块

4．2．2滤波器参数选择

4．2．3串联变压器的选型

4．3控制电路设计

4．3．1中央处理器

4．3．2 PWM死区电路设计

4．3．3驱动电路

4．4采样电路

4．4．1交流电流采样电路

4．4．2交流电压采样电路

4．4．3直流电压采样电路

4．5开关动作电路

4．6故障定时电路

4．7本章小结

第5章DVR软件设计和实验验证

5．1 DVR主程序设计

5．2中断服务程序设计

5．3 SPLL程序设计

5．4实验验证

5．5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果

致谢