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逆变器在动态电压恢复器中的应用

本文摘要:1阐述 电能质量的问题主要反映为电压质量问题。

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1阐述  电能质量的问题主要反映为电压质量问题。  根据美国电气和电子工程师协会(IEEE)和其他一些国际委员会的引荐,叙述电能质量问题的术语主要还包括:电压不均衡(Voltageunbalance)、过电压(Overvoltage)、不出电压(Undervoltage)、电压急剧下降(Sag)、电压骤升(Swell)、供电中断(Interruption)、电压瞬变(Transient)、电压切痕(Notches)、电压波动(Voltagefluctuation)或闪变(Flicker)等[1]。

这些问题某种程度地会影响许多设备的长时间运营,给用户带给大量的不便。  一般,通过装设补偿装置来诱导或避免电能质量问题是一种十分有效地的方法。而动态电压恢复器(dynamicvoltagerestorerDVR)是解决问题电压骤升、急剧下降等动态电能质量问题的串联型补偿装置[2]。

  图1右图为典型的DVR(虚线框内)结构框图,其一般可以分成以下几部分:检测及掌控单元;储能单元,还包括直流电力转换装置和储能元件;整流器单元,还包括整流电路、并联变压器、整流外侧滤波器;逆变器单元,还包括逆变器、滤波器及串联变压器。DVR相等于串联在系统中动态可控的电压源,其核心单元是基于全控型器件的电压型逆变器。DVR直流电源单元作为电压补偿指令的继续执行环节,在相当大程度上影响甚至要求了整个DVR系统的性能和硬件成本。

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2DVR逆变器的电路结构  在DVR中,每一单元虽然在功能上比较独立国家,但互为关联,不可分割,所以在设计和掌控上必须协调一致。DVR中的检测掌控单元对系统的运营工作状况展开动态检测、收集信息并展开处置计算出来后,向DVR其他部分收到控制指令。在储能单元中,常规的DVR一般用于像蓄电池、电容器等传统器件来储存补偿所需的能量,如今超级电容器在DVR中的应用于更加甚广。

整流器单元的主要起到是把电网外侧交流电压转换成直流以便向储能单元获取能量,常用整流电路一般有二极管整流、SCR高效率整流以及PWM整流器等[3]。  DVR逆变器单元的主要起到是根据掌控单元得出的控制指令,把直流电力转换成一定幅值、振幅的交流电压,然后和故障的电网电压变换,使得阻抗外侧电压保持稳定恒定。根据应用于场合的电压等级有所不同,DVR可以通过串联变压器和电网耦合(电压等级低),也可以通过滤波电容支路必要和电网耦合。另外,逆变器本身的流形和控制策略也是多种多样的。

  本文使用单相H桥结构的直流电源主电路(如图2右图)。  图2中,Udc代表经整流器输入的直流电源;  TA1~TA4为大功率全控型电源管,一般来说自由选择IGBT或者IPM模块;Usi为逆变器的交流输入,通过滤波电路输入经过降压变压器送到电网。

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3DVR逆变器的控制策略  对于逆变器的掌控,现在应用于最少的是脉宽调制技术。脉宽调制技术主要有:载波式脉宽调制、磁通脉宽调制(空间矢量脉宽调制)、随机脉宽调制以及特定谐波避免脉宽调制。而对于单相逆变器来说,为诱导电源阵列输入脉冲中的较低次谐波,可搭配的脉宽调制方法主要是载波式脉宽调制(SPWM)方法和特定谐波避免脉宽调制(SelectiveHarmonicEliminationPWM-SHEPWM)方法。

  载波式脉宽调制是尤为成熟期的脉宽调制方法,一般以正弦波为调制波,以N倍于调制波频率的三角波或锯齿波为载波,通过调制波和载波的电压较为,要求逆变器中电源管的通断状态,使得逆变器的输入脉冲宽度按照正弦规律变化。载波式脉宽调制方法原理非常简单、通用性强劲、掌控便利、更容易构建、性能较好。

但用此调制方法的逆变器输入脉冲中的谐波产于与调制比、载波比都有关系,当调制比很低或载波比较小的时候,逆变器输入中的较低次谐波含量就不会过低。


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