动态电压补偿器锁相技术和控制策略

动态电压补偿器锁相技术和控制策略

陈龙，王磊

立讯智造（浙江）有限公司，浙江嘉兴 314000

摘要：随着我国经济的不断快速高质量发展，高质量电能供应已经成为了社会发展的关键要素，为了能够有效的对动态电压跌落进行控制，科学合理的为社会群体提供更好的电能质量，只需要在DVR动态电压内部建立补偿锁相技术，从而能够在短时间内准确的进行动态电压跌落补偿。动态电压补偿器能够利用DVR滤波器带来的检测结果进行更好的电压补偿，提出一种基于坐标变换的DVR控制算法，从而能够建立起相应的仿真模型，协助改善动态电压的跌落的穿越性能和控制情况。基于此，本文从动态电压补偿器出发，探究动态电压补偿器锁相技术对于动态电压的控制方案，从而能够获得更为理想的电压情况。

关键词：动态电压；补偿器；锁相技术；控制策略

前言

随着经济及大量电力电子技术的飞速发展，非线性负荷及超大容量的电力设备会向系统中注入大量的谐波和短时电压中断、电压瞬时跌落、电压波动等电能质量事件。而随着高新尖端技术的兴起与发展，精密制造业、银行、大数据、自动化控制作业等相关行业的电力设备对系统中的干扰非常敏感，对电能质量的要求提高。在很多电能质量事件中，导致敏感电力设备无法正常运行的主要原因是电压跌落问题，为了能够更好的为电力设备提供高质量电源，我国需要对动态电压跌落进行相应的控制，从而对电压的运行提出更高的要求。为了避免电压由于控制不良好而导致电压跌落严重的情况，DVR动态电压补偿设备投入运行，可更好的对电压进行控制。动态电压补偿器DVR能够保证电网供电量良好的情况下，解决补偿电网产生的电压跌落问题，DVR本身相当于一个受控电压源能够有效的在电源之间进行电压的控制，从而达到稳定敏感负载电压的目的。

一、动态电压补偿器的锁相技术分析

（一）过零比较

电网的电压零点检测是非常关键的一个环节。硬件过零比较是动态电压控制的其中一个技术，采用过零比较能够将输入电压转换为方波，从而能够得到一个同向位的标准信号，将信号存储在储存芯片中，能够利用相位信息读出其中的数据。过零比较技术较为简单的，该技术在工程上得到了大量的使用，但是采用这个方法，工频周期只能比较两次，并且动态性能不强，当电网谐波比较大或者发生不同相位的电压跌落时，其不能够有效的控制电网的电压，从而不能够确定基波正序的过零点，从而对动态电压的控制造成相应的影响。

（二）瞬时无功功率理论的d-q变换锁相环

瞬时无功功率理论的d-q变换，其核心思想是一个变换矩阵将电网的三相电压坐标系中各相的电压瞬时值和电流瞬时值，变换成两相正交坐标系中。两相正交坐标系中瞬时无功功率为电压、电流矢量的叉积，瞬时有功功率为电压、电流矢量的点积。用d、q两相变换绕组等效代替,软件锁相环是动态电压补偿器的基本技术，该结构较为简单，动态响应速度快，能够准确的对跌落电压进行相应的补偿，从而对电压跌落波动有很强的控制作用，但是该技术在运用的过程中需要科学合理的控制电网电压的正序，零序、复序三个波分量，软件锁相环需要做好转换，避免软件锁相环技术对动态电压进行相应的影响。补偿器所用技术需要将高频分量进行相应的处理，从而对滤波进行相应的控制，从而避免滤波被其他因数影响。

（三）最小二乘法

输入电压中需要对正序负序进行相应的控制，利用最小二乘法快速的分离电网电压的极波正序，在不考虑连续的情况下，对电压进行科学合理的控制，避免由于电压的情况对电压进行更好的了解。最小二乘法是对传统电压进行相应解释最好的方法，通过最小的手法能够快速的分离电网，电压的激波正确，在不考虑凌旭的情况下对传统电压进行相应的控制，利用最小二乘法能够方便地达到这一目的，从而得出三相输入变压中的相应信息。

二、动态电压跌落补偿器锁相技术的控制策略

（一）电压检测法

电网电压在运行的过程中通常会出现一些暂时时电压跌落，瞬时电压暂降，因此需要实时快速进行电压检测，然后对电网电压进行更精确的控制，电压在控制的过程中需要更为精确的对电压幅值、相位、频率进行研究，传统的电网三相电压检测法能够对电压的基波进行相应的检测。一些电压检测算法如有效值法、FFT傅里叶变换法，存在电压检测和计算时，会有不同程度的延时，从而电压补偿的响应实时性不够。瞬时无功功率理论的d-q变换的电压采样检测通过延时一可变角来构造ap坐标系，再进行由变换的新的检测算法，该算法在实时性上优于延时构造坐标系的变换法，由求导法构造的坐标系的相比，减小了对谐波和噪声的放大作用，满足DVR补偿电压的设计需求，从而该电压检测法具有较好的实施性。

（二）电压补偿策略控制法

常用的动态电压补偿策略有跌落前电压补偿策略、同相电压补偿策略和最小能量补偿策略。跌落前电压补偿策略即系统补偿后电压的相位、幅值与跌落前完全一致，补偿策略保证了电网电压跌落前、后负荷电压的连续性，适用于对电压相位和幅值要求很高的负荷。其输出的电压和功率与跌落前一致，该策略对直流储能单元存储能量要求很高，在电压跌落较深或跌落持续时间较长时，对于直流储能容量来说很难满足。同相电压补偿方法即将电网电压跌落后的幅值补偿至负载所需要的电压，而相位与跌落后的电压相位一致。该方法需要的补偿电压的幅值最小，在直流储能装置一定容量的情况下，可补偿的电压范围更大，且控制方法容易实现。但该补偿方法只能补偿电压幅值，无法补偿相位的跳变，适用那些对电网相位跳变不太敏感的负荷。最小能量补偿方法即DVR电压补偿输出的补偿电压的相位尽量与负载电流垂直，从而使动态电压恢复器输出的有功功率最小。该策略补偿后电压幅值满足负载要求，但电压相位有跳变，输出的能量最小，达到减小DVR补偿装置储能单元的容量。同样，也只适用那些对电压相位跳变不太敏感的负荷。本文采用最小能量补偿策略控制法，减少DVR补偿补偿装置储能单元的容量。

（三）仿真分析

除了需要对电网电压进行幅值和相位控制之外，也需要验证控制方案，是否能够对电网电压造成相应的影响。本文提出的控制的策略需要从动态特性出发，补偿电压进行相应的仿真，从而更好的对逆变器进行控制，通过仿真分析，优化控制参数，进而电网电压进行更好的精确补偿控制。

三、结语

综上所述，随着我国经济的不断快速发展，为了能够推动社会的进步，国家电能质量也需要进行相应的提高，更好的为社会提供优质稳定的电源。动态电压在运行过程中出现电压跌落，电压暂降等电能质量事件，基于此提出动态电压补偿器的控制系统，在动态电压补偿器中搭建相应的模型，并且进行仿真分析。本文针对动态电压补偿器提出了相应的了解，基于瞬时无功功率d-q变换的检测方式，对动态电压进行了相应的检测和计算，采用最小能量补偿策略，进而延长电压补偿的时间，改善动态电压补偿器的补偿性能。

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