论文摘要
随着科学技术的发展,生产自动化程度不断提高,计算机、自动流水线设备等敏感负荷的应用使得电力用户对电能质量的要求越来越高。电能质量诸多问题中,由电压波动,尤其是电压瞬时跌落造成的危害最为普遍。动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer, DVR)是解决电压质量问题最有效的工具之一。本文针对DVR的主电路结构,控制算法方面开展研究工作,取得如下成果:主要分析了主电路结构中耦合单元和逆变单元,指出在中压配电网络中,采用串联变压器耦合是一个较好的选择;采用三相全桥结构可以给控制策略的选择和设计带来了更多的灵活性。对比了传统前馈控制与反馈控制的特点,指出前馈控制模式具有响应速度快、控制方法简单等优点,但负载适应能力差;反馈控制有较高的稳定裕度,但是增加了延时。提出了天津钢管集团股份有限公司的DVR具体应用方案,在每段母线上安装容量与该段母线负荷相匹配的DVR,遇到倒闸等特殊情况,可将DVR处于机械旁路状态。这样既保证了每段母线下负荷的安全,又可以降低成本。该方案具有谐波特性好、高可靠性、容量可扩展以及运行效率高等特点,但是也在着电压等级低、成本较高、控制复杂问题。改进DVR应用方案,引入变压器耦合型DVR提高应用电压等级,提出了变压器耦合控制策略,有效地抑制了变压器激磁涌流问题;采用级联动态电压恢复器结构,把两条馈线上的DVR通过一个直流电容连接起来,当馈线1发生电压跌落时,其中一个DVR补偿其电压跌落,而另一个DVR对直流电容器充电,从而维持电容器的电压稳定,既可持续有效地补偿电压,又可降低DVR的成本;针对DVR控制难度大问题,设计了一种基于自抗扰控制技术的DVR非线性控制器,通过扩张状态观测器来估计系统内部模型的不确定性与外部扰动,然后利用非线性反馈控制律进行补偿,使控制律仅与系统的给定输入和输出有关,节省了DVR检测硬件成本,简化了的控制过程,控制原理简单,便于工程实现,仿真分析表明控制器具有良好的控制效果,同时对于系统内部参数的不确定性和外部扰动的变化具有很强的适应性和鲁棒性。对变压器耦合型DVR进行了样机实验研究,说明了装置结构、设备参数和装置的运行模式,分变压器独立和系统串联两种情况进行动模实验,实验表明变压器型DVR样机具备良好的动态、稳态性能和负载适应能力,可有效提高敏感负荷的供电质量。
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标签：电能质量论文; 用户电力技术论文; 动态电压恢复器论文; 级联动态电压恢复器论文; 自抗扰控制论文; 控制策略论文;