一种动态电压调节器研究

论文摘要

随着经济的发展,我国用电负荷逐年增加,电网电压跌落和波形畸变的现象时有发生,这给敏感设备用户带来很大的困扰和经济损失。与此同时,电力电子设备在电力系统的应用也越来越广泛,各种为解决电能质量问题的设备相继问世,其中包括UPS、UPQC和DVR。与UPS和UPQC相比,动态电压调节器（DVR）在性能和成本方面占有很大的优势,因而受到了广泛的关注,被认为是最有前景的电能质量调节装置。本文首先给出了DVR的典型结构,详细说明了它的工作原理,并且对它的主要组成部分整流装置、储能装置、逆变装置、滤波装置等做了必要的分析。快速检测电网电压的波动情况是DVR快速动作的先决条件,它是影响实时性和补偿精确度的关键,本文介绍了几种比较常用的检测算法,并作了仿真验证。然后应用MATLAB建立了单相DVR和三相DVR仿真模型。对于单相DVR,采用前馈控制,检测方法应用导数算法检测幅值。对于三相DVR,采用反馈控制,检测方法应用d-q坐标变换法。无论三相DVR还是单相DVR,都采用同相补偿的补偿策略,即对于电压跌落,补偿电压与系统侧电压同相。针对系统侧电压的波形畸变做了仿真,仿真结果验证DVR确实能改善负载侧电压质量。然后设计了主电路和控制电路。在逆变器的PWM控制方法中,SPWM是应用最普遍的,本文着重介绍了和电网同步的正弦波的产生方法,SPWM产生电路,开关管驱动电路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.1.1 电能质量问题分类和产生原因
• 1.1.2 电能质量问题的解决方法
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题的主要内容
• 2 DVR 结构和原理
• 2.1 DVR 的结构
• 2.1.1 整流器
• 2.1.2 直流储能装置
• 2.1.3 逆变器
• 2.1.4 LC 滤波器
• 2.1.5 检测控制
• 2.2 DVR 的原理
• 2.3 本章小结
• 3 检测方法研究
• 3.1 常用的检测方法
• 3.1.1 有效值计算方法
• 3.1.2 傅立叶算法
• 3.1.3 导数算法
• 3.1.4 基波正序分解算法
• 3.1.5 小波分析法
• 3.1.6 常规d-q 变换方法
• 3.1.7 改进的d-q 变换方法
• 3.1.8 单相αβ坐标变换检测
• 3.2 检测算法仿真研究
• 3.2.1 导数算法仿真
• 3.2.2 常规d-q 算法仿真
• 3.2.3 d-q 检测算法的改进（一）
• 3.2.4 d-q 检测算法改进（二）
• 3.3 本章小结
• 4 DVR 的仿真分析
• 4.1 单相DVR 仿真
• 4.1.1 系统侧电压跌落的仿真结果
• 4.1.2 电网电压暂升的仿真结果
• 4.2 三相DVR 仿真
• 4.2.1 电网电压跌落的仿真结果
• 4.2.2 电网电压暂升的仿真结果
• 4.3 本章小结
• 5 DVR 实验电路的设计
• 5.1 主电路参数选择
• 5.1.1 串联变压器变比的选择
• 5.1.2 输出滤波参数L、C 的计算
• 5.1.3 开关器件选择
• 5.1.4 直流母线电容、电感的选取
• 5.1.5 开关频率选择
• 5.2 锁相环原理
• 5.3 逆变电路的前馈控制
• 5.4 控制电路设计
• 5.4.1 电压检测信号处理
• 5.4.2 正弦波/方波转换电路
• 5.4.3 锁相倍频电路
• 5.4.4 正弦波形成电路
• 5.4.5 SPWM 信号形成电路
• 5.4.6 驱动电路
• 5.5 实验结果
• 5.6 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献