一种动态电压恢复器优化组合补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种动态电压恢复器优化组合补偿方法，该优化组合补偿策略结合了同相补偿法和完全补偿法的优点，当电压跌落初始时刻采用完全补偿法，保证负载电压波形无暂态畸变，然后逐渐过渡为同相补偿法，降低动态电压恢复器注入电压幅值，实现了两种补偿策略之间平滑过渡，提高了直流电容储能的利用率，延长了跌落补偿时间。本发明专利技术还公开了一种动态电压恢复器优化组合补偿系统。采用本发明专利技术的优化补偿策略在平衡和非平衡电压跌落情况下均有效可行，既可在短时间电压跌落情况下实现负载侧电压无畸变，又可在长时间电压跌落情况时保证负载电压畸变很小。

A dynamic voltage restorer system optimization and combination compensation method

The invention discloses a dynamic voltage restorer optimization compensation method, the optimal combination of compensation strategy combines the advantages of in-phase compensation method and complete compensation method, when the voltage drop at the initial moment the complete compensation method, ensure the load transient voltage waveform without distortion, then gradually transition to the in-phase compensation method, reduce the voltage amplitude of dynamic voltage injection restorer, realized between two compensation strategies for smooth transition, improve the utilization rate of DC capacitor, prolonged drop compensation time. The invention also discloses a dynamic voltage restorer compensation system optimization. The optimal compensation strategy of the invention in the balanced and unbalanced voltage drops are feasible and effective, can be in a short time and voltage drops without distortion voltage load, it can ensure the load voltage distortion is very small in long time when the voltage drop.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及暂态电能质量补偿领域，特别是一种动态电压恢复器优化组合补偿方法及系统。
技术介绍
在供电系统中，电压跌落是工业生产中的重要安全隐患。动态电压恢复器能有效补偿电压跌落，确保各种跌落状况下的连续生产。动态电压恢复器常用的电压跌落补偿策略包括完全补偿法、同相补偿法、最小能量法。完全补偿法使补偿后的电压完全恢复到跌落发生前的电压，其优点是能保证跌落前后负载电压的连续性，但该方法的缺点是DVR输出电压相量和功率不受控制；同相补偿法将系统跌落电压的幅值补偿至额定电压，而相位与跌落后的电压一致，其优点是补偿电压幅值最小并且计算简单，缺点是输出功率不受控制，而且补偿后的负载电压有相角偏移；最小能量法，是使补偿后的负载电压幅值达到额定值，其优点是DVR输出能量最小，缺点是负载电压也有相角偏移，计算复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种动态电压恢复器优化组合补偿方法及系统，本专利技术提高了直流电容储能的利用率，延长了跌落补偿时间。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的一种动态电压恢复器优化组合补偿方法，包括以下步骤：步骤一：在电网侧电压发生跌落时刻，采用完全补偿法计算出动态电压恢复器DVR向电网中注入的电压幅值和相位，同时锁相环锁定电网侧电压相位并进行存储，此时U1＝Ug＝U1'，负载侧电压波形没有畸变，在此期间直流储能电容开始放电；其中，Ug为跌落前的电网侧电压，U1为跌落前的负载电压，U1'为跌落补偿过程中的负载电压；步骤二：当直流母线电压低于设定值后，动态电压恢复器DVR向电网侧注入补偿电压Udvr'相位，同时锁相环立即锁定负载电压相位，使注入补偿电压Udvr'幅值不断减小；其中，Udvr'为电压跌落补偿过程中的DVR注入电压幅值；步骤三：通过锁相环将负载电压相位平滑过渡至电网侧电压相位，进一步减小注入电压Udvr'幅值；步骤四：采用同相补偿法使得DVR输出电压、电网侧电压和负载电压的相位完全相同，则注入电压Udvr'幅值达到最小，此时Udvr'+Ug'＝U1'；其中，Ug'为跌落后的电网侧电压。作为本专利技术所述的一种动态电压恢复器优化组合补偿方法进一步优化方案，锁相环对负载电压相位进行实时跟踪，保证相位平滑过渡。基于上述的一种动态电压恢复器优化组合补偿方法的系统，包括同步电压检测模块、电压跌落检测模块、注入电压计算模块和PWM脉冲产生模块；其中，同步电压检测模块，用于检测电网侧和负载侧电压相位，同时对电压信号进行abc-dq坐标变换；电压跌落检测模块，用于检测电网侧电压幅值和相位并与参考值相比较，确定DVR是否投入补偿；注入电压计算模块，用于计算DVR初始注入相角、过渡阶段相位和最终相角，确保平滑转换；PWM脉冲产生模块，用于驱动逆变器功率器件的开关输出信号。作为本专利技术所述的一种动态电压恢复器优化组合补偿方法的系统进一步优化方案，所述注入电压计算模块包括完全补偿单元和同相补偿单元；其中，完全补偿单元，用于当生成误差信号，采用完全补偿法计算动态电压恢复器注入电压幅值和相位，同时锁相环锁定电网侧电压相位并进行存储；同相补偿单元，用于当直流母线电压低于设定值时，开始执行同相补偿法，锁相环被解锁并与电网侧电压同步，并控制补偿电压与电网侧电压同相位。作为本专利技术所述的一种动态电压恢复器优化组合补偿方法的系统进一步优化方案，PWM脉冲产生模块是根据注入的Ua_ref信号、Ub_ref信号、Uc_ref信号而形成脉冲调制信号，由H桥逆变单元控制逆变器功率器件的开关输出电压，最后经LC滤波器消除高次谐波，完成对电压的补偿；其中，Ua_ref为动态电压恢复器A相注入电压，Ub_ref为动态电压恢复器B相注入电压，Uc_ref为动态电压恢复器C相注入电压。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：(1)本专利技术通过完全补偿法和同相补偿法的缓慢过渡，逐渐实现相位逼近，降低补偿电压幅值，在保证负载波形畸变最低的情况下延长补偿时间；(2)本专利技术抑制了跌落时负载电压畸变，降低了动态电压恢复器注入电压幅值，延长了跌落补偿时间，提高了直流电容储能的利用率。附图说明图1是本专利技术动态电压恢复器优化补偿策略相量示意图；其中，(a)为动态电压补偿过程的第一阶段，此阶段采用完全补偿法；(b)为动态电压补偿过程的第二阶段，此阶段主要是启动补偿电压相位平滑过渡；(c)为动态电压补偿过程的第三阶段，此阶段使得负载电压相位平滑过渡到电网侧电压相位；(d)为动态电压补偿过程的第四阶段，此阶段采用同相补偿法。图2是本专利技术动态电压恢复器优化补偿策略的实现原理框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：如图1所示，一种动态电压恢复器优化组合补偿策略相量示意图，图1中的(a)为动态电压补偿过程的第一阶段，此阶段采用完全补偿法；图1中的(b)为动态电压补偿过程的第二阶段，此阶段主要是启动补偿电压相位平滑过渡；图1中的(c)为动态电压补偿过程的第三阶段，此阶段使得负载电压相位平滑过渡到电网侧电压相位；图1中的(d)为动态电压补偿过程的第四阶段，此阶段采用同相补偿法。Ug为跌落前的电网侧电压，U1为跌落前的负载电压，Ug'为跌落后的电网侧电压，U1'为跌落补偿过程中的负载电压，Udvr'为跌落补偿过程中的DVR注入电压幅值，I1为跌落前的负载电流，I1'为跌落补偿过程中的负载电流，为功率因数角，δ为相位跳变。其特征在于，所述动态电压恢复器补偿策略从完全补偿至同相补偿法共需要四个步骤，其中：步骤一：在电网侧电压发生跌落时刻，采用完全补偿法计算出动态电压恢复器DVR向电网中注入的电压幅值和相位，同时锁相环锁定电网侧电压相位并进行存储，此时U1＝Ug＝U1'，负载侧电压波形没有畸变，在此期间直流储能电容开始放电；其中，Ug为跌落前的电网侧电压，U1为跌落前的负载电压，U1'为跌落补偿过程中的负载电压；步骤二、当直流母线电压低于设定值后，动态电压恢复器DVR向电网侧注入补偿电压Udvr'相位，同时锁相环立即锁定负载电压相位，使注入补偿电压Udvr'幅值不断减小；其中，Udvr'为电压跌落补偿过程中的DVR注入电压幅值；步骤三、通过锁相环将负载电压相位缓慢平滑过渡至电网侧电压相位，进一步减小注入电压Udvr'幅值；步骤四、采用同相补偿法使得DVR输出电压、电网侧电压和负载电压的相位完全相同，则注入电压Udvr'幅值达到最小，此时Udvr'+Ug'＝U1'。所述锁相环对跌落时刻电网侧电压相位进行锁定并存储，在过渡阶段，锁相环对负载电压相位进行实时跟踪，保证相位平滑过渡。如图2所示，所述动态电压恢复器优化补偿策略实现框图包括同步电压检测模块、电压跌落检测模块、注入电压计算模块、PWM脉冲产生模块，其中Udvr为动态电压恢复器注入电压，θ为电网侧电压相位，θ'为负载电压相位，Ud_ref为参考电压d轴分量，Uq_ref为参考电压q轴分量，Ud_g为电网侧电压d轴分量，Uq_g为电网侧电压q轴分量，Udc_ref为直流母线平均电压参考值，Udc_mean为直流母线平均电压，Ua_ref为动态电压恢复器A相注入电压，Ub_ref为动态电压恢复器B相注入电压，Uc_ref为动态电压恢复器C相注本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态电压恢复器优化组合补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在电网侧电压发生跌落时刻，采用完全补偿法计算出动态电压恢复器DVR向电网中注入的电压幅值和相位，同时锁相环锁定电网侧电压相位并进行存储，此时U1＝Ug＝U1'，负载侧电压波形没有畸变，在此期间直流储能电容开始放电；其中，Ug为跌落前的电网侧电压，U1为跌落前的负载电压，U1'为跌落补偿过程中的负载电压；步骤二：当直流母线电压低于设定值后，动态电压恢复器DVR向电网侧注入补偿电压Udvr'相位，同时锁相环立即锁定负载电压相位，使注入补偿电压Udvr'幅值不断减小；其中，Udvr'为电压跌落补偿过程中的DVR注入电压幅值；步骤三：通过锁相环将负载电压相位平滑过渡至电网侧电压相位，进一步减小注入电压Udvr'幅值；步骤四：采用同相补偿法使得DVR输出电压、电网侧电压和负载电压的相位完全相同，则注入电压Udvr'幅值达到最小，此时Udvr'+Ug'＝U1'；其中，Ug'为跌落后的电网侧电压。

【技术特征摘要】
1.一种动态电压恢复器优化组合补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在电网侧电压发生跌落时刻，采用完全补偿法计算出动态电压恢复器DVR向电网中注入的电压幅值和相位，同时锁相环锁定电网侧电压相位并进行存储，此时U1＝Ug＝U1'，负载侧电压波形没有畸变，在此期间直流储能电容开始放电；其中，Ug为跌落前的电网侧电压，U1为跌落前的负载电压，U1'为跌落补偿过程中的负载电压；步骤二：当直流母线电压低于设定值后，动态电压恢复器DVR向电网侧注入补偿电压Udvr'相位，同时锁相环立即锁定负载电压相位，使注入补偿电压Udvr'幅值不断减小；其中，Udvr'为电压跌落补偿过程中的DVR注入电压幅值；步骤三：通过锁相环将负载电压相位平滑过渡至电网侧电压相位，进一步减小注入电压Udvr'幅值；步骤四：采用同相补偿法使得DVR输出电压、电网侧电压和负载电压的相位完全相同，则注入电压Udvr'幅值达到最小，此时Udvr'+Ug'＝U1'；其中，Ug'为跌落后的电网侧电压。2.根据权利要求1所述的一种动态电压恢复器优化组合补偿方法，其特征在于，锁相环对负载电压相位进行实时跟踪，保证相位平滑过渡。3.基于权利要求1所述的一种动态电压恢复器优化组合补偿方法的系统，其特征在于，包括同步电压检测模块、电压跌落检测模块、注入电压计算模块和PWM脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祥胜，夏波涌，王海燕，
申请(专利权)人：王祥胜，
类型：发明
国别省市：江苏;32