动态电压恢复器(DVR)的仿真与主电路设计.

动态电压恢复器理论及仿真研究共3篇动态电压恢复器理论及仿真研究1动态电压恢复器理论及仿真研究电力系统中，由于电能的传输和消耗不可避免地引起电压波动，特别是发生负荷变化时更加明显，灵敏负载设备很容易受到电压波动的影响。

为了保护设备的运行和稳定性，需要引入动态电压恢复器（DVR）以限制电压波动的幅值和持续时间。

本文将从DVR的作用和电路结构入手，探讨DVR的理论原理以及利用PSIM软件进行DVR的仿真分析。

DVR是一种对电力系统中的电压波动进行控制的装置，通过电子电路控制实现对电压波动的限制和修正。

一般而言，DVR由直流侧电源、逆变器、升压变压器和控制模块构成。

其控制模块利用信息采集单元从电力系统中测量电压、电流等参数，经过DSP处理后，控制逆变器输出的电压，使其与原电压进行校正，从而达到限制电压波动的目的。

DVR的电路结构是典型的逆变器升压型，它能够将输送到它的电力系统中的电压变形为一个较为稳定的电源电压，然后将其放大和修正到所需的电压水平。

由于逆变器在工作时能灵活调节输出的电压和相位，可以对电网中的电压进行有效的调整和控制，从而达到防止电压下降和保持电网稳定运行的目的。

在进行DVR的仿真分析时，PSIM软件是一个非常好用的工具。

首先，根据电路结构和工作原理建立DVR的电路模型，然后加入所需的控制元件和参数，通过搭建相关的控制算法，使得仿真结果更加接近实际情况。

PSIM能够有效地进行仿真和分析，包括电压和电流波形、频率谱分析、功率和能量分析等。

通过改变DVR的参数和控制策略，可以了解其对电力系统运行的影响及优化其控制性能。

综上所述，DVR是一种能够对电力系统中的电压波动进行控制的装置，具有重要的应用价值。

本文介绍了DVR的工作原理和电路结构，并利用PSIM软件进行了仿真分析。

通过以上研究，可以为DVR的进一步研究和应用提供有力的支持综合以上介绍，DVR作为一种能够对电力系统中的电压波动进行控制的装置，具有广泛的应用价值。

动态电压恢复器dvr原理-回复动态电压恢复器（DVR）是一种电力设备，用于协助调整电网电压，以确保正常供电的稳定性和可靠性。

它在电力系统中发挥着至关重要的作用，尤其是在电力传输和配电过程中。

本文将详细解释DVR的原理和工作过程，并逐步回答相关问题。

第一部分：DVR的概述1.1 什么是动态电压恢复器（DVR）动态电压恢复器（DVR）是一种由功率电子设备组成的装置，用于校正电网电压的波动和峰值，以保持电网电压在合理范围内。

1.2 DVR的主要组成部分DVR主要由以下几个部分组成：- 电力电子开关：用于控制电流流向和调整电压- 过滤器：用于抑制谐波和滤除其他杂散信号- 控制系统：用于监测电网电压并进行相应的调整- 电源模块：提供所需的电力供应第二部分：DVR的工作原理2.1 DVR的工作原理概述DVR的工作原理可以概括为以下几个主要步骤：- 监测电网电压波动和峰值- 计算所需的补偿电压- 通过电力电子开关控制电流流向和电压调整- 将补偿电压注入电网，以纠正电压波动2.2 DVR的详细工作过程a. 监测电网电压：DVR通过感应器或采集器实时监测电网的电压波动和峰值。

这些感应器将所感知到的电压信号传递给控制系统进行处理。

b. 计算补偿电压：基于监测到的电网电压，控制系统使用数学算法计算出需要补偿的电压值。

这个补偿值通过下一步的操作传送给电力电子开关。

c. 调整电流流向和电压：电力电子开关接收到来自控制系统的补偿电压指令后，通过控制电流的方式调整电压。

它可以根据需要提高或降低电压，以使其与所需的电网电压保持一致。

d. 补偿电压注入电网：电力电子开关改变电流流向以及电压的大小后，将补偿电压注入到电网中。

这个过程使得电网电压恢复到正常值，并消除了任何过高或过低的电压波动。

第三部分：DVR的应用领域和优势3.1 DVR的应用领域DVR广泛应用于电力系统的传输和配电环节。

在以下场景中，DVR能够发挥重要作用：- 提供稳定的电力供应- 保护对电压敏感的设备- 平滑电网电压波动- 调整电压质量3.2 DVR的优势相比传统的电力补偿设备，DVR具有以下几个显著优势：- 快速响应时间：DVR能够在几毫秒内实现电压补偿，迅速而准确地调整电网电压。

动态电压恢复器（DVR）毕业设计开题报告***大学毕业设计(报告)一、课题背景..................................................................2 二、课题内容概述............................................................5 三、课题方案设计............................................................6 四、毕业设计安排............................................................13 参考文献 (14)1***大学毕业设计(报告)一、课题背景电压质量问题可分为三类:第一类是电压偏移，包括电压暂跌、电压突升、闪变等;第二类是供电连续性，包括瞬时断电、暂时断电、持续断电;第三类是波形和相移方面，如谐波电压、三相电压不对称等。

目前，传统的电能质量问题，如谐波，三相不对称，闪变等仍然存在，而且严重性还在增加。

但更值得注意的是:人们逐渐将传统的供电质量问题，诸如供电中断，电压长时间偏高或偏低等稳态供电质量问题的注意力，转向关注动态电压质量问题，如持续时间甚至为毫秒级的动态电压突升，脉冲，电压暂跌和瞬时供电中断，这些都是近年来随着社会信息化的日益广泛而逐渐暴露出来的新的电能质量问题形式。

根据各国学者和电力部门的统计和分析，电压跌落和瞬时供电中断被认为是影响许多用电设备正常安全运行的最严重的动态电能质量问题。

电压的波动会使电动机转速不均匀，不仅危及电动机的安全运行，而且还影响一些产品的质量，会引起照明的闪变，使人眼疲劳而降低工效。

当电压跌落到0.7p.u，持续时间超过6个基波周期将会导致调速电动机(VSD)被切除;电压跌落至0.6p.u，持续时间超过12个基波周期又将会影响计算机设备的安全运行;在现代工业中由于任一设备的作业中断都将可能导致整个流水线甚至全厂作业的中断，造成的损失非常巨大，因此工业用户对供电质量的要求比其中单个敏感用电设备更高。

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仿真目录摘要 (1)目录 (1)1绪论 (2)1.1 动态电压恢复器（DVR） (3)1.2 DVR功能特点 (3)1.3 DVR性能指标 (3)1.4 工作原理与结构 (3)1.5 应用场合 (5)2 动态电压恢复器的主电路参数设计 (5)2.1 主电路的结构选择 (5)2.1.1 逆变器的选择 (5)2.1.2 串联变压器 (6)2.1.3 输出滤波器 (7)2.1.4 直流储能单元的选取 (7)2.2 DVR主电路参数设计 (7)2.2.1 DVR容量 (8)3.2.2 直流测电压 (8)2.2.3 串联侧滤波电路 (9)2.2.4 主电路参数的设定 (9)3 结论和展望 (10)参考文献 (12)1绪论随着工业化程度的日益提高，电力负荷急剧增加，特别是冲击性、非线性负荷容量的不断增长，使得电网出现各种各样的电能质量问题。

动态电压恢复器dvr原理-回复动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）是一种能够在电力系统中提供稳定电压的设备。

它通过实时监测电网电压的波动，并在电压异常时迅速响应，恢复电压至正常水平。

本文将从DVR的工作原理、优点、应用领域、关键技术和未来发展等多个方面进行详细介绍，帮助读者更好地理解和认识这一电力系统中重要的设备。

首先，我们来了解DVR的工作原理。

DVR由三个主要部分构成：电网侧的电压监测模块、电容储能单元和逆变器。

电网侧的电压监测模块用于实时监测电网电压的波动情况，一旦电压异常，监测模块会将信号传递给控制器。

接下来，控制器将根据监测到的电压波动情况，控制逆变器输出对应的电压波形。

最后，逆变器将电容储能单元的直流电压转换为交流电压，通过与电网并联的方式，将恢复后的电压注入电网。

DVR具有许多优点。

首先，它能够实时监测电网电压波动，快速响应电压异常。

其次，DVR能够对电网进行动态补偿，稳定电压，提高供电质量。

此外，DVR具有灵活性高、结构简单等特点，安装和维护成本相对较低。

DVR在许多领域都有着广泛的应用。

首先，DVR可以在输电线路上使用，通过对电压的恢复和补偿，提高电网的稳定性。

其次，DVR可以应用于电力系统中的关键负载，如医院、工厂等地，确保电压的稳定供应。

此外，DVR还可以用于新能源发电设备的并网，提高新能源发电的可靠性和稳定性。

关键技术是DVR能够正常工作的基础。

首先是电压监测技术，通过高精度的电压传感器和快速响应的电压采样系统，实时监测电网电压波动。

其次是逆变器控制技术，通过精确的控制算法，将电容储能单元的直流电压转换为与电网相匹配的交流电压。

最后是并联技术，DVR需要与电网并联工作，确保注入的电压能够恢复电网的正常运行。

未来，随着电力系统的发展和对电能质量要求的提高，DVR将会得到更广泛的应用。

在技术方面，DVR需要进一步提升电压监测和控制的精度，提高对电网电压异常的识别和响应能力。

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。

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。

基于PSCAD的动态电压恢复器DVR控制功能仿真摘要：电网电能质量事件多数为电压暂降，抑制电压暂降的主要方法，就是安装动态电压恢复器（DVR）。

介绍了DVR基本工作原理，并分析DVR电路拓扑的串联型和串并联混合型特点及应用场合。

基于PSCAD自定义的元件脚本接口，搭建了DVR仿真模型，利用PSCAD脚本接口调用外部控制功能子程序，完成控制功能算法仿真测试。

关键词：DVR；动态电压恢复器；PSCAD；仿真1.引言电压暂降又称为电压跌落、电压骤降，是指在工频下，电压有效值短时间内的下降。

目前，国际上对电压暂降的幅度没有统一的规定，我国DL/T1229-2013动态电压恢复技术规范，电压暂降定义为电压有效值下降到额定值的 90%～1%，故障持续时间10ms～1min。

电压暂降产生的原因主要有电力系统故障，大容量电机的启动和负载突增，以及大型变压器投入运行等。

根据权威数据，92%以上电能质量事件为电压暂降和暂升，其它电能质量事件所占比例不到8%。

目前，抑制电压跌落方法，主要是安装大容量UPS、动态电压恢复器DVR。

DVR等效为可控电压源，串联至电网中，电网电压暂降时，DVR输出相应电压与电网共同给负载供电，保持负载电压不变。

2.DVR工作原理DVR电路拓扑分为串联型或串并联混合型两类，其与电网耦合方式，分为串联变压器和串联电容器两种耦合方式。

串联型DVR，直流能量由直流储能供给，电压暂降补偿时间由直流储能单元容量来决定，电池维护费用高；串并联混合型DVR通过电网获取直流能量，实现对电压暂降连续补偿，弥补串联型DVR不足[2][4]，见图2.1。

图2.1 串并联混合型DVR电路拓扑动态电压恢复器DVR串联在电源和负载之间，是一种串联型电压控制系统，功能等效于可控电压源[3]。

当供电线路发生电压跌落时，根据预设的控制策略，快速产生与跌落电压的幅值相等、相位相同的补偿电压，叠加输出到电压跌落相上，使得负载侧电压保持稳定，确保负荷安全运行，见图2.2。

动态电压恢复器DVR的研究动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，简称DVR）是一种高效的电力质量改善装置，用于在电网电压暂态扰动发生时，快速修复并恢复电压至正常工作范围，以保护电力系统设备和用户的正常运行。

本文将对DVR的研究进行探讨。

首先，DVR的工作原理是通过将一个高频开关电器连接在母线上，可以实现电网电压的快速恢复。

当电网电压发生瞬时扰动时，DVR会通过传感器检测到变化，并将快速响应的电压补偿信号注入电网中，以补偿电网电压的变化。

这个过程是通过控制DVR的逆变器来实现的，逆变器将直流电转换为交流电，并通过连接到电网的变压器将信号注入电网中。

DVR作为电力质量改善装置在研究中具有重要的应用价值。

首先，DVR可以通过快速响应的特性，在电网电压暂态扰动发生时，迅速修复电压。

这样可以保护电力系统中的关键设备免受电压波动的损害，提高电网的可靠性和稳定性。

其次，DVR可以用于电力系统的电压稳定控制。

传统的电力系统电压稳定通常依赖于自动稳压器（AVR）或无功补偿装置，但是这些方法的响应速度相对较慢，并不能很好地应对电压瞬时扰动。

而DVR可以通过快速响应，实现对电网电压的精确控制，提高电网的电压稳定性。

此外，DVR还可以用于电力系统的电网支撑，特别是在分布式发电技术中。

分布式发电技术的普及给电力系统带来了新的挑战，其中包括电网电压的调度问题。

DVR可以作为一个独立的控制端元件，根据电网的电压状况和需求，调整其输出电压，以支持电力系统对分布式发电的接纳和供电需求。

在DVR的研究中，存在一些挑战需要克服。

首先，DVR的控制算法需要进一步研究和改进。

目前，DVR的控制算法主要基于PI（比例积分）控制器，但其响应速度存在一定的局限性。

因此，需要研究新的控制算法，以改善DVR的动态响应特性。

其次，DVR的设计和制造需要关注成本和可靠性的问题。

目前，DVR 的成本较高，并且其中一些关键部件的可靠性存在一定的问题。

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DVR的研究动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，简称DVR）是一种用于保护电力电网和电力设备的电力质量控制装置。

DVR主要用于解决瞬时电压暂降和暂升（Voltage Sags/Swells）问题，其工作原理是通过在电网中插入逆变器，以在线性无功电流注入的方式来维持电网电压的稳定。

DVR的实现需要一些关键技术。

首先是电压检测技术，DVR需要不断检测电网电压变化，并快速响应，以便对电网进行即时的电压补偿。

其次是逆变器控制技术，逆变器是DVR中的核心部件，它能够将直流电能转换为交流电能，并在电网中注入恢复后的电压。

逆变器的控制算法需要能够及时准确地响应电压变化，保证电压恢复的稳定性和可靠性。

此外，DVR中还需要控制和保护电路，以确保系统安全可靠地运行。

在研究DVR的过程中，有几个方面的内容需要重点考虑。

首先是电压检测算法的研究，电压检测是DVR能否准确地探测电压暂降暂升的关键。

可以采用传统的滑动窗口电压检测方法，也可以使用更先进的快速变化检测算法，如小波变换等。

其次是逆变器控制算法的研究，逆变器控制算法需要能够根据电压变化快速调整输出电压，保持恢复后的电压与电网电压一致。

可以采用经典的PI控制算法，也可以结合模糊控制或神经网络等智能控制技术来提高控制性能。

此外，还需要研究DVR的实时性要求和稳定性分析等问题，以确保DVR能够在实际应用中起到良好的电压恢复效果。

在DVR的应用方面，可以考虑将其应用于关键领域，如工业电力供应、医疗设备、通讯设备等。

这些设备对电压质量要求较高，对瞬时电压暂降暂升等电网故障极为敏感，因此使用DVR可以有效保护这些设备的正常运行。

此外，还可以考虑将DVR与其他电力质量控制装置相结合，形成综合的电力质量控制系统，提供更全面的电力质量保护。

总之，动态电压恢复器DVR是保护电力电网和电力设备的一种重要装置。

研究DVR的关键技术和应用，有利于提高电力系统的可靠性和电力质量，保护关键设备的稳定运行。

第24卷第6期2007年12月供　用　电一种动态电压恢复器D VR的仿真模型简介于音波1,唐立华2,傅　砚3,葛乃成4(1.上海市东供电公司浦东分公司,上海　200122;2.浙江杭州凯达电力建设有限公司,浙江杭州　311100;3.上海市区供电公司沪南分公司,上海　200030;4.华东电网有限公司培训中心,上海　200438)摘　要:动态电压恢复器DVR具有良好的动态特性,对电力系统电压波动有着很好的调节作用。

介绍了DVR的工作原理和相关的控制策略,并在电力系统模块/高性能计算和可视化软件(PSB/MA TL AB)下建立DVR和PWM控制器的详细模型,对电压跌落情况下的DVR电压补偿过程进行仿真。

仿真结果验证了DVR的动态特性和对系统电压跌落的补偿效果。

关键词:动态电压恢复器(DVR);仿真模型;电力系统模块(PSB)中图分类号:TM714.2 文献标识码:B 文章编号:1006-6357(2007)06-0073-03 随着现代技术的发展,电力用户对电能质量的要求也在不断提高。

但是,电力电子设备大量使用,使得电力系统中的污染不断加重,非线性和冲击性负载的增长导致了诸如电压跌落、闪变、电流谐波、三相不平衡等许多电能质量问题,从而严重地影响了电力系统的稳定和敏感性用户的安全。

因此,电能质量问题越来越受到用户的重视,对电能质量的改善和控制也成为现代电力系统的重要研究课题。

根据各国学者和电力部门的统计和分析,电压跌落是发生概率最高的电能质量问题[1]。

电压跌落可以造成工业设备的误操作或者出错,大量运用电子电路控制的现代工业设备对于电压跌落尤为敏感,由电压跌落造成的损失就显得尤为突出。

针对电压跌落问题目前主要的解决方法是在电力系统侧、在用电设备本身或在系统和用电设备之间的界面加装稳压设备上,而在用户侧加装稳压设备是最常见的方法。

基于电力电子技术的动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer, DVR),具有良好的动态特性,可以通过自身产生的电压来补偿系统电压的跌落,克服系统电压波动对用户的影响。

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。

动态电压恢复器实验室样机摘要：根据IEEE标准的电压均方根（rms）的电压幅值骤降是瞬时下降（10%~90%），其中持续时间多于半个周期，少一分钟[1]。

电压暂降的常见原因是系统中的故障或短路，始于接入大负载和布线错误的。

动态电压恢复器（DVR）是用于补偿电压跌落常用设备。

该DVR一般由电压源换流器（VSC），注入变压器，滤波器及储能（电池）的。

本文简要讨论了控制策略，并使用DSP 板TMS320F2812实现控制策略。

同时陈述了电压骤降和暴增的控制策略的仿真结果。

本文主要研究设计部分和3KVA DVR实验室样机的调试。

给出工作状态的DVR实验室样机的实验结果。

关键词：电压暂降;动态电压恢复器;TMS3230F28121 引言今天我们的家园充满了各种各样的电子设备，这使得今天的生活和工作环境与二十年前相差很大。

我们享受着像遥控电视机，家用电脑和微波炉等，都是由微处理器控制设备的便利。

同样，如今的工业也严重依赖于微控制器和微电子设备。

然而这些设备对功率变化非常敏感。

用测量，分析，总线电压改进衡量电源质量，通常是一个负载母线电压，是为保持该电压在额定电压和频率是一个正弦曲线[1]。

电源异常有许多形式，如闪变，谐波，电压跌落，谐波，瞬态等。

如今电子负载很容易受到这些干扰，之前并不关注此原因[2]。

当设备或产品遭受损害时，电能质量的重要效果就显现了。

此外，产品的丢失意味着代价高昂的返工，生产力损失和间接成本较高。

因此，当下工业主要关心的是电源质量给在时间和金钱方面带来的巨大损失[3]。

因此，如今提高电能质量很有必要，因为能减少很多由他造成的问题。

电压骤降被认为是主要的电能质量问题之一，因为它出现频率非常高。

电压暂降定义为有效值电压半周期之间持续几秒钟的瞬时下降。

电压暂降的常见原因是系统中的故障或短路，始于接入大负载和布线错误的。

电压骤降影响敏感的设备，如可调速驱动器（ASD）和可编程逻辑控制器（PLC），从而导致它们出现故障。