由直流调制AC-AC变换器连接的动态电压恢复器研究

摘要

动态电压恢复器(DVR)主要功能在于补偿输电线路上的电压跌落,从而减轻电压波动对于负载设备的影响。尽管如此，在实际应用中仍需考虑其他方面因素。一般而言，动态电压恢复器通过耦合变压器连接到电力系统线路上，该变压器主要作用为电压泵升与电气隔离。耦合变压器的设计需要考虑通电运行中短时间暂态下允许的电压跌落、功率损失、相角条件和磁性元件饱和等诸多问题。出于避免上述诸多与变压器相关繁琐技术问题的目的，无耦合变压器型动态电压恢复器成为研究热点。这样以来可以提高DVR系统的可靠性和效率，同时降低经济成本。
　　本文中提出利用基于DC-DC调制技术的AC-AC变换器装置实现动态电压恢复器与电网连接的新设计方案。动态电压恢复器（DVR）作为串联补偿装置向电网注入电压用以补偿瞬间电压扰动的影响。本文提出一种无边压器耦合的，具有灵活可变交流电压增益并可用于消减相对较长时间电压跌落和过升的动态电压恢复器系统。通过使用基于DC-DC调制技术的AC-AC变换器技术可以实现动态电压恢复器与配电网的直接连接而无需使用昂贵、笨重的耦合变压器，进而消除与之相伴的磁化和畸变问题。
　　基于Buck、Boost、Buck-Boost三种DC-DC变换器拓扑演进而来的AC-AC变换器均可替代耦合变压器，用于连接DVR设备与配网。这三种变换器的增益均只与每个控制周期的占空比d相关,可以任意控制。其电压增益的灵活可调程度远高于传统变压器装置。通过仿真运行，可以证明利用本文提出的基于DC-DC调制的AC-AC变换技术接入电网的DVR系统可以有效抵抗瞬间电压波动，达到预期效果。
　　针对本方案的研究分析由两部分组成，分别是对DVR设备和连接变换器的模型研究；以及在PSIM环境下对系统运行情况的仿真研究。

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致谢

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ABBREVIATIONS

I. INTRODUCTION

1.1) General

1.2) Objectives

1.3) Report outline

II. Dynamic Voltage Restorer Operation principles:

1. General Principles of typical DVR

2. DVR Components

3. Principle of a compact single phase DVR

III. DC-Modulated AC/AC power conversion techniques

1. Presentation of transformer

2. DC-modulated AC/AC converter

3. Operation of the DC-modulated Single phase AC/AC converter

IV. Single-Phase Compact Dynamic Voltage Restorer Based on DC-modulated technique

V. Simulation Validation

1. Power System and Controller details

2. Verification of Effectiveness of DVR linked to DC-modulated AC/AC converters

VI. Conclusion and recommendations

参考文献

VIII. APPENDIX:

Appendix A:PSIM simulation

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文