动态电压恢复器(dvr)及其在风电场低电压穿越中应用的研究

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1、动态电压恢复器（DVR）及其在风电场低电压穿越中的应用研究ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringRESEARCHONDYNAMICVOLTAGERESTORERANDITSAPPLICATIONINLOW-VOLTAGERIDE-THROUGHCAPABILITYFORWINDFARMbyPengZhangSupervisor:Prof.FuminZhangNovember2012ii河北工业工业

2、大学硕士学位论文iii动态电压恢复器（DVR）及其在风电场低电压穿越中的应用研究动态电压恢复器（DVR）及其在风电场低电压穿越中的应用研究摘要随着技术的发展，配电网变的日益复杂，大量对电压变化敏感的电力电子设备得到了广泛的应用，这使得暂态电能质量问题越来越受到人们的关注。这些问题中，电压暂降影响最大，如何治理配电网中电压暂降问题，成为研究的热点。动态电压恢复器（dynamicvoltagerestorer，DVR）作为一种有源实时补偿装置，可以在几毫秒内消除电压暂降，调节补偿点有功和无功潮流，提高用户电能质量。课题在研究配电网

3、DVR的基础上，针对风电场低电压穿越的特点，分析论证了应用DVR提高风电场低电压穿越能力的问题。对于DVR采用器件储能时补偿能力不足的问题，本文参考基于能量补偿的一些算法，提出一种基于能量和电压双重优化的E-V控制策略。论文以配电网DVR为基础，介绍了DVR的工作原理和系统结构，建立了数学模型，并得出了DVR输入输出传递函数，分析了DVR的稳定性条件。详细分析了三种补偿策略（完全补偿、同相补偿、最小能量补偿）的应用场合及适用范围。对于DVR的电压检测算法，第三章中进行了详细的阐述，针对传统dq法中低通滤波器延迟和衰减的问题，采

4、用了一种求导分离直流的改进dq算法，并最终确定以此为本文电压检测方案。第四章详细论述E-V控制策略，该策略采用内环和外环双重控制，内环采用单周控制方法，用以产生逆变器触发信号，外环控制采用纯无功模式、最小能量注入模式和最大电压注入模式相结合的策略，达到既能为系统提供一定的无功支撑，又能延长补偿时间和能量优化配置的目的。第五章中建立了响应的系统仿真模型，对E-V控制策略及DVR在风电场中应用的可能性进行了仿真验证，仿真结果表明，该控制策略能有效提高风机低电压穿越能力，符合E.NO标准。关键词：动态电压恢复器，电压检测，低电压穿越

5、，单周控制，E-V控制iv河北工业工业大学硕士学位论文DYNAMICVOLTAGERESTORERANDSTUDYONITSAPPLICATIONINLOW-VOLTAGERIDE-THROUGHCAPABILITYFORWINDFARMABSTRACTWiththedevelopmentoftechnology,distributionnetworkbecomesmoreandmorecomplex,andalargenumberofsensitiveelectronicdeviceshavebeenwidelyusedin

6、it,whichmakespeoplepaymoreattentiononthetransientpowerqualityproblemssuchasvoltagesag.Asareal-timecompensationdevice,dynamicvoltagerestorer(DVR)canimprovepowerqualitiesbyeliminatingtheseproblemssuchasvoltagesagandflickerinmilliseconds.Thispaperfirstlyintroducesthewo

7、rkingprincipleandsystemstructureofDVR,establishingthemathematicalmodel.AndacontrolflowchartofDVRhasbeenderivedfromthemathematicalmodel.Basedontheflowchart,thisessayanalysesthestabilityofDVRandpointouttheadvantagesanddisadvantagesofthiscontrolstrategy.Astothreekindso

8、fcompensationstrategy(fullcompensation,in-phasecompensation,minimumenergycompensation),adetailedanalysisoftheirapplicationscopeisgiven.The