[发明专利]一种配电网动态电压稳定器的控制策略

说明书

技术领域

本发明涉及一种配电网动态电压稳定器及其控制策略，属于电力系统柔性交流输配电和电力电子技术领域。

背景技术

随着现代电力系统的发展，电网中大量非线性负载的接入、电容器投切、电动机启停及各类系统故障所带来的电能质量问题越发引起人们的重视，对于电网用户来说，电能质量问题有可能导致其用电设备的失效或误动作，造成巨大的经济损失及安全隐患问题。

在众多电能质量控制装置中，动态电压稳定器(DVR)作为串联型装置的典型代表，是目前解决电压暂降问题最直接、经济的电力电子装置，在配电网中获得极其广泛的应用。DVR串联连接电网和负载，当电网发生电压暂降时，以注入电压的形式调整负载端电压波形、幅值及相位，从而达到改善负载电压质量的效果。ABB公司也很快利用新型的IGCT大功率开关器件研发并生产了兆瓦级的动态电压稳定器，国内的高等院校和科研机构对DVR的发明研究方兴未艾，有关DVR拓扑结构、故障检测、相位锁定、补偿策略、控制方法等方面一直是研究的重点。

目前DVR应用较多的控制策略中，传统的交流电压外环比例控制策略实现最为简单，暂态响应速度较快，但无法满足补偿电压无静差跟踪的要求；基于坐标变换的比例积分(PI)控制策略能够实现DVR输出电压的无静差控制，但坐标变换计算的复杂性大大限制了DVR的动态响应速度、削弱了设备的鲁棒性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种配电网动态电压稳定器及其控制策略。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种配电网动态电压稳定器，包括隔离变压器、单相不控整流桥、直流母线电容、单相H桥逆变器、低通电感电容滤波器和旁路开关；所述隔离变压器的原边与电网相连，副边与单相不控整流桥的交流侧相连，所述单相不控整流桥、直流母线电容和单相H桥逆变器并联，所述单相H桥逆变器的交流侧与低通电感电容滤波器相连，所述旁路开关与低通电感电容滤波器的电容并联。

所述单相不控整流桥包括并联的两个整流桥臂，每个整流桥臂包括串联的两二极管。

低通电感电容滤波器由一个电感和一个电容串联而成。

所述单相H桥逆变器包括并联的两个桥臂，每个桥臂包括第一绝缘门极双极型晶体管和第二绝缘门极双极型晶体管，第一绝缘门极双极型晶体管的集电极与第二绝缘门极双极型晶体管的发射极连接，每个绝缘门极双极型晶体管的集电极与发射极之间反向并联有一个二极管。

一种配电网动态电压稳定器的控制策略，其特征在于：在传统比例谐振控制中引入半周期Posicast控制方法；具体步骤为，

步骤一，将采样得到的动态电压稳定器实际输出电压U_dvr与动态电压稳定器参考输出电压U_ref相减，获得控制后动态电压稳定器输出电压的偏差量；

步骤二，采用比例谐振控制算法对偏差量进行处理，获得动态电压稳定器 输出电压的理论控制值U^*_sig；

步骤三，将理论控制值U^*_sig分别乘以和获得两个分量，将两个分量相加获得动态电压稳定器输出电压的控制值U_sig，其中δ为欠阻尼系统阶跃响应的超调量，Td为低通电感电容滤波器谐振周期的1/2；

步骤四，基于正弦脉宽调制的方法，利用动态电压稳定器输出电压的控制值U_sig完成控制。

本发明所达到的有益效果：1、本发明拓扑简单，响应速度快，补偿效果优异，是治理电力系统动态电压问题最经济、有效的手段之一；2、本发明在传统比例谐振控制中引入半周期Posicast控制方法，增加了DVR阻尼，获得了较大的高频增益，降低了系统对噪声的敏感性，能够有效抑制低通电感电容滤波器带来的欠阻尼效应，大幅提升DVR的暂态响应特性；3、本发明有效解决了DVR传统交流电压外环比例控制策略的无法满足补偿电压无静差跟踪的问题，同时也有效解决了基于坐标变换的比例积分(PI)控制策略中坐标变化计算复杂、限制DVR动态响应速度、消弱DVR鲁棒性的问题。

附图说明

图1为本发明的配电网动态电压稳定器的补偿系统结构示意图。

图2为本发明的改进PR控制策略框图。

图3为无相位跳变下三相对称电压跌落的PSCAD/EMTDC仿真波形。

图4为无相位跳变下三相不对称电压跌落的PSCAD/EMTDC仿真波形。

图5为有相位跳变下不对称电压跌落的PSCAD/EMTDC仿真波形图；