动态电压恢复器在弱电网下的控制系统分析与设计

摘要

随着各种高精密的电气、电子设备的广泛运用,电力用户对电能质量的要求也越来越严格。与此同时,随着新型电力电子设备,向系统产生的电磁干扰日益增多,使电能质量问题日益突出。电压跌落、闪变、突升是制约电能质量提高的最关键的几个问题,约有80％的分布式发电系统电能质量问题来自于电网电压的跌落与突升[1]。越来越多的国内外学者研究各种补偿电压跌落与闪变的方法。其中,动态电压恢复器(DynamicVoltageRestorer,DVR)成为治理动态电压问题中最有效的手段。
　　DVR主要用于中、低压的分布式系统,实际运用的场合为电压不稳、内阻抗经常波动、短路容量小的弱电网。弱电网的内阻抗对DVR串联补偿系统的控制性能有不可忽视的影响。本文主要研究与分析了动态电压恢复器在弱电网下的控制系统。论文首先详细分析与设计了DVR输出电压闭环控制系统,分析了其存在的问题。该系统在考虑耦合变压器漏抗与弱电网内阻抗后,系统输出的稳定性、动态特性、稳态特性均会恶化,对公共耦合点(PointofCommonCouple,PCC)电压扰动与负载电流扰动的抑制能力有限。接着,给出了一种改进的控制系统,该系统能消除耦合变压器漏抗对控制系统的影响。同时,在弱电网情况下,PCC点电压与负载电流存在振荡与谐波时,仍能保持优质的控制精度。接着,本文介绍了一种考虑数字控制系统延时的改进的极点配置方法,该方法得到的控制器参数能很好的适应数字控制系统。最后,本文运用改进的极点配置方法,对介绍的两种控制系统进行了详细的仿真与实验比较。
　　改进的控制系统与极点配置方法,能很好的适应弱电网下的工作环境,响应速度快,控制精度高,对PCC点电压与负载电流的扰动有比较好的抑制能力。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 DVR在弱电网中的应用与研究背景

1.3 动态电压恢复器的研究现状

1.4 本文研究内容

2 DVR输出电压闭环控制系统性能分析

2.1前言

2.2 DVR输出电压闭环控制系统的数学模型分析

2.3负载电流扰动与电网电压的扰动问题

2.4 DVR输出电压控制系统控制设计与性能分析

2.5本章小结

3 负载电压闭环控制系统性能分析

3.1 前言

3.2改进的负载电压闭环控制方法

3.3负载电压闭环控制方法的数学模型分析

3.4负载电压闭环控制系统设计与性能分析

3.5本章小结

4 改进的极点配置控制器设计

4.1前言

4.2逆变桥控制延时的数学模型

4.3不考虑控制延时的控制器极点配置及其问题

4.4考虑控制延时的改进的控制器极点配置

4.5本章小结

5 系统仿真与实验

5.1 前言

5.2 仿真分析

5.3 电网电压跌落的DVR串联补偿系统实验

5.5 DVR系统对PCC点电压扰动的抑制能力实验

5.6 DVR系统对负载电流扰动的抑制能力实验

5.7 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.1 工作展望

致谢

参考文献