動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)策略研究仿真與硬件搭建(包括文獻(xiàn)翻譯與原文)

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）dvr電壓補(bǔ)償策略研究李皓君燕 山 大 學(xué)2013年6月本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）dvr電壓補(bǔ)償策略研究學(xué)院（系）： 里仁學(xué)院 專 業(yè)：09級(jí)應(yīng)用電子 學(xué)生 姓名： 李皓君 學(xué) 號(hào)： 091203031037 指導(dǎo) 教師： 沈虹 答辯 日期： 2013/6/16 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：電氣工程及自動(dòng)化 學(xué)號(hào)091203031037學(xué)生姓名李皓君專 業(yè)班 級(jí)09應(yīng)電-02題目題目名稱dvr電壓補(bǔ)償策略研究題目性質(zhì)1.理工類：工程設(shè)計(jì) （ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）；理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）2.管理類（ ）；3.外

2、語類（ ）；4.藝術(shù)類（ ）題目類型1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（ ） 2.論文（ ）題目來源科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（ ）主要內(nèi)容1、查閱相關(guān)資料，研究動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的工作原理2、研究現(xiàn)有電壓補(bǔ)償策略的工作原理3、完成主電路、控制電路參數(shù)設(shè)計(jì)4、進(jìn)行開環(huán)、閉環(huán)系統(tǒng)仿真基本要求1、輸出交流電壓：220v/50hz2、開關(guān)頻率：20khz3、整流橋負(fù)載下thd小于54撰寫論文1本（不少于2萬字，字跡工整、語言流暢），標(biāo)準(zhǔn)a0圖紙一張參考資料1、電力電子技術(shù)（第四版）2、電力電子技術(shù)期刊3、ieee on power electronics4、ieee on industry application

3、5、電工技術(shù)學(xué)報(bào)、電工技術(shù)雜志、電氣傳動(dòng)、電氣自動(dòng)化等周 次第 14周第 58周第 912周第1316周第1718周應(yīng)完成的內(nèi)容查閱資料，學(xué)習(xí)理論知識(shí)。了解題目概況、工作原理及系統(tǒng)構(gòu)成完成主電路和控制電路方案選擇，對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行理論分析系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)與仿真研究系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)研究整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并與理論比較，撰寫論文指導(dǎo)教師：沈虹職稱： 副教授 2012 年 12月 13 日系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日摘要伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而來的的是我國用電負(fù)擔(dān)逐年增加，電網(wǎng)電壓的跌落和電壓波形的畸變現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，這會(huì)給許多對(duì)電壓質(zhì)量要求很高或是很敏感的電氣設(shè)備帶來困擾。同時(shí)，電力電子器件在生活的各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來

4、越廣泛，為解決電能質(zhì)量問題的各種電氣設(shè)備相繼問世，對(duì)在性能與性價(jià)比方面占很大優(yōu)勢(shì)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（dvr）廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是最有前景的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)的電力電子裝置。本文首先介紹了動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的出現(xiàn)與發(fā)展，給出了各種電壓跌落的介紹，并介紹了dvr 的典型結(jié)構(gòu)，詳細(xì)說明了動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的工作原理，并且對(duì)dvr的主要組成部分儲(chǔ)能裝置、控制裝置、濾波裝置、逆變裝置等做了必要的分析，主要介紹了dvr現(xiàn)有電壓補(bǔ)償策略的工作原理，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的主電路部分與控制電路部分，然后應(yīng)用matlab 建立了單相dvr 的仿真模型。利用仿真模型完成了跌落前電壓補(bǔ)償策略與同相電壓補(bǔ)償策略的仿真，針對(duì)電網(wǎng)電壓的電壓

5、跌落與電壓相位偏移做了仿真，最后得出的仿真結(jié)果驗(yàn)證了dvr 確實(shí)能改善負(fù)載側(cè)電能質(zhì)量。在逆變器的控制方法中有單周期控制、pwm控制等等，本次設(shè)計(jì)對(duì)比了提到的兩種控制策略，最后應(yīng)用了pwm控制主電路。關(guān)鍵詞:動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器； 跌落前電壓補(bǔ)償法； 同相電壓補(bǔ)償法abstractalong with economic development comes the burden of electricity increased year by year. grid voltage drop and voltage waveform distortion phenomenon often occurs.

6、this will give a lot of high quality requirements of the voltage sensitive electrical equipment or bring trouble. and, application of power electronic devices in all areas of life has become increasingly widespread. in order to solve power quality problems have come out of the various electrical equ

7、ipment. performance and value for money in a great advantage in terms of both dynamic voltage restorer (dvr) attention, is considered the most promising power quality adjustable power electronic devices.the dynamic voltage restorer emergence and development is introduced in this paper, given the int

8、roduction of a variety of voltage drop. and describes the typical structure of the dvr.a detailed description of the dynamic voltage restorer works. and is a major component of the dvr storage devices, control devices, the filter device, inverter device, and so do the necessary analysis, mainly on t

9、he dvr existing voltage compensation strategy works. design of a dynamic voltage restorer of the main circuit section and the control circuit portion .then applied to establish a single-phase dvr matlab simulation model. using the simulation model completed before the voltage drop compensation strat

10、egy with the same phase voltage compensation strategy simulation .for grid voltage drops and do the simulation phase shift. finally the simulation results obtained dvr can really improve the load-side power quality. the inverter control method of a single-cycle control, pwm control and more. the des

11、ign contrasts mentioned two control strategies, the final application of the pwm control of the main circuit.keywords: dynamic voltage restorer, before voltage drop compensation method, phase voltage compensation method 目 錄摘要iabstractii第1章 緒論11.1 課題背景11.2動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的出現(xiàn)與發(fā)展11.3電能質(zhì)量問題21.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.5 本文研究內(nèi)容

12、：4第2章 動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器工作原理52.1 dvr典型結(jié)構(gòu)52.2 dvr的工作原理82.3控制方式92.4補(bǔ)償方式10本章小結(jié)：12第3章 基于matlab的dvr仿真模型133.1 dvr仿真模型133.2參數(shù)計(jì)算143.3暫降前電壓補(bǔ)償仿真結(jié)果與分析153.4同相位電壓補(bǔ)償仿真結(jié)果與分析173.5暫降前電壓補(bǔ)償閉環(huán)仿真分析20本章小結(jié)：23第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)24結(jié)論31參考文獻(xiàn)32致謝33附錄1-開題報(bào)告34附錄2-文獻(xiàn)綜述38附錄3-中期報(bào)告40附錄4-中文譯文48附錄5-外文原文63第1章 緒論1.1 課題背景伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而來的的是我國用電負(fù)擔(dān)逐年增加，電網(wǎng)電壓的跌落和電壓波形的

13、畸變現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，這會(huì)給許多對(duì)電壓質(zhì)量要求很高或是很敏感的電氣設(shè)備帶來困擾。并且，電力電子器件在生活的各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，為解決電能質(zhì)量問題的各種電氣設(shè)備相繼問世，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器使其中的佼佼者。當(dāng)系統(tǒng)電壓受到外界干擾時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似電壓跌落的電能質(zhì)量問題，這是造成敏感負(fù)載出現(xiàn)問題的主要原因，而dvr會(huì)在1-2ms之內(nèi)產(chǎn)生補(bǔ)償電壓，抵消敏感負(fù)載所受干擾，使負(fù)載正常工作，有助于降低電能質(zhì)量問題所帶來的設(shè)備損壞、生產(chǎn)中斷、產(chǎn)品質(zhì)量不合格等等的經(jīng)濟(jì)損失，保證了計(jì)算機(jī)負(fù)載與敏感負(fù)載的安全可靠運(yùn)行。在性能與性價(jià)比方面占很大優(yōu)勢(shì)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（dvr）廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是最有前景的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)的電力電

14、子裝置。1.2動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的出現(xiàn)與發(fā)展1996年，美國西屋(westinghouse) 公司首次發(fā)表了動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的研究報(bào)告和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，標(biāo)志著動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的誕生。同年8月，美國西屋公司與美國電力科學(xué)院(epri)共同研制的功率2mva的dvr裝置成功安裝在美國北卡羅來納州一家叫duke的電力公司的一個(gè)12.47kv系統(tǒng)上，對(duì)全廠的電力質(zhì)量問題進(jìn)行補(bǔ)償，運(yùn)行后起到了良好效果。1998年，瑞士abb公司研制的功率4mva的dvr裝置成功在新加坡的一家半導(dǎo)體制造廠投入運(yùn)行，從安裝后實(shí)際運(yùn)行情況來看，此dvr裝置很好的完成了對(duì)全廠電壓跌落、電壓突升及三相不平衡的補(bǔ)償。1999年，德國西門子(si

15、emens)公司為美國電力科學(xué)院制造的世界上第一臺(tái)桿上緊湊式動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器成功安裝在加拿大道森克里克地區(qū)的一條12.5kv配電線上，對(duì)600kva的負(fù)載提供保護(hù)。2000年，瑞士abb公司再次生產(chǎn)的兩套大容量的dvr裝置在以色列一家芯片制造廠投入實(shí)際運(yùn)行，運(yùn)行后為該廠帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。1.3電能質(zhì)量問題理想的負(fù)載電壓應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)的正弦電壓，具有固定的幅值和固定的頻率，并且三相對(duì)稱。但是由于從發(fā)電廠發(fā)電、輸電網(wǎng)輸電、配電廠配電等環(huán)節(jié)中的各種因素影響，最后施加到負(fù)載上的電壓幅值、頻率中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)可能出現(xiàn)偏差導(dǎo)致電能質(zhì)量問題。電能質(zhì)量問題主要分為以下幾類：1、電壓跌落電壓跌落是指在固定頻率下，電

16、網(wǎng)電壓的有效值短時(shí)間內(nèi)下降。電壓跌落值一般為0.1-0.9 倍額定值，持續(xù)時(shí)間一般不長。電壓跌落產(chǎn)生的原因主要有電力系統(tǒng)發(fā)生故障和負(fù)載突增。2、電壓突升電壓突升是指在工頻下，電網(wǎng)電壓的有效值短時(shí)間內(nèi)上升。電壓突升值一般為1.1-1.8 倍額定值，持續(xù)時(shí)間為一般也不長。電壓突升產(chǎn)生的原因主要有電力系統(tǒng)發(fā)生故障和負(fù)載突降。3、供電中斷供電中斷是指在一段時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)的一相或多相電壓低于 0.1 倍額定值。瞬時(shí)中斷定義為持續(xù)時(shí)間在0.5 個(gè)周期到3 秒之間的供電中斷，短時(shí)中斷的持續(xù)時(shí)間在3-60 秒之間，而持久停電的持續(xù)時(shí)間大于 60 秒。4、電壓不平衡電網(wǎng)電壓不平衡是指三相電壓的幅值或相位不對(duì)稱。三

17、相電壓不平衡的程度用不平衡度來表示，一般三相不平衡是指不平衡度超過 2%，短時(shí)超過 4%。在電力系統(tǒng)中，各種不對(duì)稱工業(yè)負(fù)載以及各種接地短路故障都會(huì)導(dǎo)致三相電壓的不平衡。5、諧波諧波指以工頻的整數(shù)倍作為頻率的電壓或電流。隨著電力電子設(shè)備的廣泛使用，非線性負(fù)荷的逐年增加，中、低壓配電網(wǎng)中的諧波分量也不斷上升。諧波產(chǎn)生的原因主要是當(dāng)電流流經(jīng)非線性負(fù)載時(shí)，與所加的電壓不呈線性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。盡管電能質(zhì)量問題的種類很多，但在上述所有電能質(zhì)量問題中，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，電壓跌落和持續(xù)近 1 秒的短暫供電中斷是工業(yè)和事業(yè)用戶所面臨的最為常見和嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，電壓跌落與斷電已上升為最重要的電能

18、質(zhì)量問題之一，應(yīng)引起足夠的重視。1.4國內(nèi)外研究現(xiàn)狀世界上的第一臺(tái) dvr 裝置由美國西屋公司研制成功，并于 1997 年 8 月在美國duke 電力公司投入運(yùn)行，西門子公司在 1999 年的 ieee 會(huì)議上介紹了他們的 dvr 的運(yùn)行情況。abb 公司在 2000 年 ieee 會(huì)議上介紹了安裝在瑞士4的 dvr 的運(yùn)行情況。在日本，柱上式 dvr 也已經(jīng)投入運(yùn)行。這些裝置的運(yùn)行目的是為了取得足夠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以及在實(shí)際中檢驗(yàn)裝置的性能從而加以進(jìn)一步改善。除了上述的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器實(shí)例，世界上還有很多廠家和研究機(jī)構(gòu)正在研制各自的 dvr，如美國威斯康欣大學(xué)。在國內(nèi)，很多高等院校和研究機(jī)構(gòu)也已經(jīng)

19、在幾年前開始開展這方面的研究工作，如清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華北電力大學(xué)、東南大學(xué)、中國電力科學(xué)研究院等等。這些研究單位對(duì)于dvr 的運(yùn)行原理、電路結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了大量的深入研究并研制了相應(yīng)的樣機(jī)，其中東南大學(xué)研制出的補(bǔ)償容量為 75 kva 的試驗(yàn)樣機(jī)在國內(nèi)處于較高的容量水平。但是與國外相比，我們還沒有相應(yīng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，所研制的實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)在全壓下的實(shí)驗(yàn)工作有待進(jìn)行；實(shí)驗(yàn)負(fù)載仍然過小，在大功率負(fù)載情況下裝置的運(yùn)行情況有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，dvr 裝置串聯(lián)于系統(tǒng)和負(fù)荷之間，其本身的負(fù)載特性對(duì)于補(bǔ)償效果也有一定的影響，在這方面也需要進(jìn)一步的研究。另外，在容量和電壓等級(jí)方面，我們的研究成果與國外的還有很大的差距

20、。一方面是需要投入大量研發(fā)資金的問題，但更重要的是某些關(guān)鍵技術(shù)我們還沒有掌握。如系統(tǒng)故障條件下，dvr 本身承受故障大電流的能力，在雷電過電壓或內(nèi)部過電壓下，dvr 的絕緣配合問題等。dvr 的系統(tǒng)保護(hù)問題的存在，阻礙了我國dvr 技術(shù)在高壓大容量場(chǎng)合的應(yīng)用，因此有必要對(duì)其進(jìn)行細(xì)致的研究。目前 dvr 的研究發(fā)展主要集中在以下三個(gè)方面：一是儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)能單元是決定 dvr 系統(tǒng)硬件成本的主要因素之一，儲(chǔ)能器件的穩(wěn)定性和充放電特性直接影響dvr 的整體性能；二是檢測(cè)控制單元，對(duì)電壓質(zhì)量問題的準(zhǔn)確、快速識(shí)別和測(cè)量以及對(duì)其采取的補(bǔ)償控制策略直接關(guān)系到 dvr 的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能；三是逆變側(cè)單元，對(duì)同一

21、電壓等級(jí)和容量等級(jí)的 dvr，逆變器的電路拓?fù)洳煌?、脈寬調(diào)制方式不同、控制策略不同以及與電網(wǎng)的耦合方式不同，裝置的硬件成本和性能可能會(huì)不同。1.5 本文研究內(nèi)容：本章節(jié)主要介紹了課題背景、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的出現(xiàn)與發(fā)展、電能質(zhì)量問題、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。我們得知電能質(zhì)量問題的出現(xiàn)原因與分類，還有由于電能質(zhì)量問題動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器隨之出現(xiàn)，現(xiàn)在動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器發(fā)展的還不完善，有許多問題還有待解決。 第2章 動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器工作原理2.1 dvr典型結(jié)構(gòu)圖2-1 dvr結(jié)構(gòu)圖dvr 的典型的結(jié)構(gòu)如上圖所示，主要包括逆變器，lc 濾波器，串聯(lián)變壓器，控制電路部分，儲(chǔ)能裝置。下面將對(duì)各個(gè)單元進(jìn)詳細(xì)的分析。逆變器：逆變

22、器是dvr 的核心，依據(jù)逆變電路結(jié)構(gòu)的不同可分為單相半橋、單相全橋、推挽式、三相橋式逆變器。單相半橋逆變器使用兩只開關(guān)器件，其器件成本較全橋逆變器節(jié)省，但在直流側(cè)需要電容分壓，從而存在直流側(cè)兩個(gè)電容均壓的問題。如果直流側(cè)電容不能很好地均壓，逆變器輸出電壓品質(zhì)將受到很大的影響。同時(shí)由于直流側(cè)經(jīng)過了分壓，直流側(cè)電壓的利用率降低為 1/2。全橋逆變器比半橋逆變器多用兩只開關(guān)器件，裝置的成本提高。橋式逆變器普遍存在橋臂直通的問題，都需要可靠的橋臂保護(hù)手段來防止橋臂直通。推挽式逆變器不存在橋臂直通的問題，但功率器件的開關(guān)集電極電壓應(yīng)為電容電壓的兩倍。它的最大優(yōu)點(diǎn)是在低輸入電壓時(shí)，任何時(shí)候最多只有一個(gè)開關(guān)

23、器件工作，因而在輸出功率相同時(shí)開關(guān)損耗較小，適用于低壓輸入的大功率變換器。逆變器輸出電壓的控制有以下三種基本方案：（1）可控整流方案如果電源是交流電源，可通過改變整流器輸出到逆變器的直流電壓來改變逆變器的輸出電壓。（2）斬波調(diào)壓方案如果前級(jí)是二極管不控整流或電池，則可以通過直流斬波器改變逆變器的直流輸入電壓來改變逆變器的輸出電壓。（3）、逆變器的自身控制方案采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)其效果基本相同。pwm 控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波

24、或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，調(diào)控輸出電壓中基波電壓的大小、增大輸出電壓中最低次諧波的階次、并減小其諧波數(shù)值，來達(dá)到調(diào)控其輸出基波電壓，同時(shí)又改善電壓波形的目的。這是目前廣泛應(yīng)用的先進(jìn)的控制方法。spwm法是一種目前使用較廣泛的pwm 法。前面提到的采樣控制理論中的一個(gè)重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。spwm 法就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，用脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的pwm 波形，即spwm 波形控制逆變電路中開關(guān)器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應(yīng)區(qū)間內(nèi)的面積相等，通過改變調(diào)制波的頻率和幅

25、值則可調(diào)節(jié)逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路采用spwm 方案。lc 濾波器:逆變器采用pwm 控制方法，輸出的電壓就是含有高頻分量的pwm 波，為了得到標(biāo)準(zhǔn)的正弦電壓，必須有低通濾波裝置。濾波器可以有以下三種安裝位置：一、逆變器和串聯(lián)變壓器之間這種方式可以降低串聯(lián)變壓器的設(shè)計(jì)容量，因?yàn)榻?jīng)過濾波器后，高次諧波不會(huì)再通過串聯(lián)變壓器，但是濾波器也引起了相移和幅度的衰減。二、利用串聯(lián)變壓器的漏感作為濾波電感這種方式利用了串聯(lián)變壓器的漏感作為濾波電感，減少了一個(gè)濾波電感，但是高次諧波會(huì)通過串聯(lián)變壓器，它的容量必然要增大，濾波效果也不太好。三、串聯(lián)變壓器和負(fù)載之間這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以用電感

26、來消除串聯(lián)變壓器漏感的分布參數(shù)的影響，但是這樣系統(tǒng)電流中會(huì)包含高頻電流成分，串聯(lián)變壓器的容量也要增大。儲(chǔ)能裝置:直流側(cè)儲(chǔ)能裝置主要有以下幾種形式：一、大電容儲(chǔ)能當(dāng)系統(tǒng)電壓正常時(shí)，通過整流裝置給電容器充電，充電到一定數(shù)值時(shí)，從系統(tǒng)切除dvr。當(dāng)系統(tǒng)電壓波動(dòng)時(shí)，通過逆變器補(bǔ)償系統(tǒng)電壓，電容器的容量決定了dvr的可以提供的能量。整流電路共用直流母線電容器的方式被廣泛采用，電容器分為普通電容器，無極性電容器和超級(jí)電容器。普通電容器的成本較低，使用方便，但是它的能量密度小，而且壽命有限。超級(jí)電容器的能量密度比較高，可快速充放電，而壽命時(shí)間長，但是成本高昂，而且現(xiàn)在技術(shù)不是很成熟，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。因此目

27、前大多數(shù)直流測(cè)儲(chǔ)能裝置還是使用普通電容器。二、蓄電池儲(chǔ)能采用蓄電池供電，不但能夠提供無功調(diào)節(jié)，而且能夠在供電中斷的情況下短時(shí)供電。但是蓄電池的容量也是有限的，不能長時(shí)間工作，而且蓄電池的價(jià)格比較昂貴，維護(hù)也不方便。三、其余的儲(chǔ)能方式超導(dǎo)儲(chǔ)能由于能量密度大、轉(zhuǎn)換效率高、充放電快等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注，但是成本較高，限制了它的應(yīng)用。相信隨著對(duì)超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)研究的進(jìn)一步深入，成本會(huì)大幅度下降，應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是軸承，摩擦小的軸承的儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率高，現(xiàn)有的電磁軸承摩擦小、壽命長，但是用來穩(wěn)定和定位飛輪的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。通過以上的分析，決定選用整流電路共用直流母線電容器的方式，電容器

28、為電解電容。2.2 dvr的工作原理系統(tǒng)側(cè)電壓經(jīng)過整流橋變換為直流電能，通過直流側(cè)電容為 pwm 逆變器供電，或由其他直流儲(chǔ)能元件為逆變器供電。通過控制逆變器開關(guān)將直流側(cè)的電壓轉(zhuǎn)換為輸出端的交流電壓，調(diào)節(jié)逆變器的輸出改變 dvr 補(bǔ)償電壓的幅度與相位。補(bǔ)償電壓經(jīng)過濾波器和串聯(lián)變壓器注入系統(tǒng)電網(wǎng)。由于 dvr 利用由線路交流電源經(jīng)整流得到的直流電壓作為逆變器直流側(cè)的電源，即便在系統(tǒng)側(cè)電壓長期低落時(shí)也可通過插入補(bǔ)償電壓使負(fù)載側(cè)電壓恢復(fù)正常。如果在直流側(cè)電容兩端并聯(lián)蓄電池，或采用大容量的電容儲(chǔ)能的話，該裝置還可起到 ups 的作用，即在系統(tǒng)側(cè)短期發(fā)生電壓中斷故障時(shí)仍可向負(fù)荷提供一定時(shí)間的能量。此外如

29、果采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，該裝置還可以起到有源濾波器的作用，以確保負(fù)載側(cè)的供電電壓為正弦信號(hào)。所以 dvr 可以起到維持電壓，補(bǔ)償有功和無功，平衡相間功率，有源濾波等功能，能夠綜合地解決電壓質(zhì)量問題。動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的基本思想是通過串聯(lián)變壓器在用戶線路中插入一個(gè)動(dòng)態(tài)受控的電壓 ，使負(fù)載上電壓基本穩(wěn)定。首先檢測(cè)電路檢測(cè)出電壓量；隨后通過控制電路產(chǎn)生補(bǔ)償信號(hào)；再經(jīng)過pwm 電路形成pwm 驅(qū)動(dòng)信號(hào)；然后由驅(qū)動(dòng)電路去控制逆變器功率器件的開通和關(guān)斷；最后經(jīng)lc 濾波器濾除高次諧波，從而在串聯(lián)變壓器上產(chǎn)生與補(bǔ)償指令相同的補(bǔ)償電壓來消除電網(wǎng)電壓中的跳變量，達(dá)到給負(fù)載提供高質(zhì)量電能的目標(biāo)。裝置的核心部分是基于全控

30、器件的一個(gè)逆變器，dvr 輸出的電壓幅值和相位是可以調(diào)節(jié)的，與此對(duì)應(yīng) dvr 所需的無功和有功也是變化的。通過控制動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓的幅值和相位 ，我們可以調(diào)節(jié)負(fù)載的端電壓。然而對(duì)于不同的補(bǔ)償方式，幅值和相位的可調(diào)程度是不同的。對(duì)于沒有儲(chǔ)能單元的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，只能使用無功補(bǔ)償方式，此時(shí)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器不向系統(tǒng)注入任何有功能量；帶有儲(chǔ)能單元的動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器可以采用無功或有功補(bǔ)償方式，在一定范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)注入電壓的幅值和相位。而無功或有功補(bǔ)償方式又可以分為同相補(bǔ)償和完全補(bǔ)償，最小能量補(bǔ)償三種方式種方式。2.3控制方式前饋控制：圖2-2 前饋控制圖前饋控制如圖2-2所示，前饋控制以系統(tǒng)側(cè)電壓作為

31、輸入信號(hào)，控制器通過比較系統(tǒng)電壓與參考電壓的差值來提供補(bǔ)償電壓，前饋控制模式具有響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性高，控制方法簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，因此使用相當(dāng)廣泛。前饋控制的具體過程為利用傳感器檢測(cè)電路檢測(cè)出系統(tǒng)側(cè)電壓，然后計(jì)算出系統(tǒng)電壓與基準(zhǔn)參考電壓信號(hào)的差值，然后通過控制電路產(chǎn)生由補(bǔ)償策略確定的補(bǔ)償信號(hào)，再由驅(qū)動(dòng)電路控制逆變器的功率器件開關(guān)，最后由濾波器濾除高次諧波，輸出與補(bǔ)償指令相同的補(bǔ)償電壓來補(bǔ)償電網(wǎng)電壓的畸變。但是補(bǔ)償電壓從串聯(lián)變壓器原邊輸出到副邊時(shí)，由于內(nèi)阻和漏感的影響，副邊輸出的電壓幅值和相位都會(huì)偏移，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，在內(nèi)阻和漏感上產(chǎn)生的壓降會(huì)使輸出電壓也隨之變化，從而影響補(bǔ)償精度。反饋控制

32、：圖2-3 反饋控制圖反饋控制如圖2-3所示，反饋控制以負(fù)載電壓作為輸入信號(hào)，控制器通過比較負(fù)載電壓與參考電壓的差值來提供補(bǔ)償電壓，反饋控制對(duì)負(fù)載電壓進(jìn)行直接控制，輸出電壓精度高，對(duì)負(fù)載變化的適應(yīng)性也相對(duì)較好。反饋控制的具體過程為標(biāo)準(zhǔn)正弦波與實(shí)時(shí)采集的負(fù)載電壓相減得到電壓差值，電壓差值經(jīng)過pi 調(diào)節(jié)后送入pwm 控制芯片，產(chǎn)生的pwm信號(hào)送入驅(qū)動(dòng)電路獲得主電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。但是反饋控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性都不如前饋控制。2.4補(bǔ)償方式系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落時(shí)，通常是電壓幅值的減小并伴隨著電壓相位的改變。為了能使得電壓恢復(fù)到跌落前的狀況，最一般的考慮是向系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)淝昂蟮碾妷翰钪?，使補(bǔ)償后電壓和跌落前

33、電壓保持一致。下圖是完全補(bǔ)償法的相量圖，圖2-4 暫降前電壓補(bǔ)償向量圖圖2-4中u0是負(fù)荷側(cè)電壓相量、us是跌落后的電壓相量、ui是補(bǔ)償電壓相量，i是負(fù)荷側(cè)電流相量、負(fù)荷側(cè)電壓與電流的夾角是負(fù)荷功率因數(shù)角。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償后電壓的幅值、相位和補(bǔ)償前完全一致，但完全補(bǔ)償法的實(shí)現(xiàn)是基于這樣的假設(shè)：dvr的容量和蓄能裝置提供的能量是足夠大的。當(dāng)?shù)潆妷合辔黄钶^大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)ui和功率同時(shí)都很大的情況，因此它是一種理想化的補(bǔ)償方法。實(shí)際中對(duì)于dvr串聯(lián)側(cè)補(bǔ)償策略的討論需要考慮個(gè)方面的問題：一是電壓補(bǔ)償能力，即在dvr容量一定的條件下，如何補(bǔ)償更大幅度的電壓跌落。也即當(dāng)?shù)潆妷悍狄欢〞r(shí)，如何降低補(bǔ)

34、償電網(wǎng)電壓us的幅值，從而降低dvr的容量。二是能量補(bǔ)償能力，即儲(chǔ)能電容一定的條件下，在電壓跌落時(shí)如何獲得更長的補(bǔ)償時(shí)間。前面提到，dvr工作過程也可以理解為補(bǔ)償裝置和系統(tǒng)之間進(jìn)行有功、無功的能量交換過程，為了獲得更長的補(bǔ)償時(shí)間，關(guān)鍵問題是使補(bǔ)償裝置向系統(tǒng)提供的有功功率盡可能的少。當(dāng)分別考慮dvr的電壓補(bǔ)償能力和能量補(bǔ)償能力，相應(yīng)就有了同相補(bǔ)償法和最小耗能補(bǔ)償法。下圖2-5是同相補(bǔ)償法的向量圖：圖2-5 同相位補(bǔ)償向量圖同相補(bǔ)償法使us和ui保持相位相同，這樣做使得補(bǔ)償一定的電壓跌落所需要的電壓幅值最小。但是同相補(bǔ)償法只是對(duì)跌落電壓的幅值進(jìn)行補(bǔ)償，并不能補(bǔ)償相位，這樣的結(jié)果使補(bǔ)償后電壓會(huì)由于跌

35、落電壓相位的偏差而出現(xiàn)電壓的不連續(xù)。圖2-6 a）最小能量補(bǔ)償向量圖 b）最小能量補(bǔ)償向量圖由于dvr的蓄能裝置提供的能量有限，若采用最小耗能補(bǔ)償法，當(dāng)補(bǔ)償電壓時(shí)由補(bǔ)償裝置向系統(tǒng)注入的有功最小，使得dvr在補(bǔ)償能力有限的情況下長時(shí)間的工作。上圖表示采用最小耗能補(bǔ)償法 和兩種情況下的電壓補(bǔ)償相量圖?？梢钥吹剑捎趗i和i垂直，dvr只向系統(tǒng)注入無功，而沒有注入有功，因此dvr可以長時(shí)間的工作。本章小結(jié)：本章節(jié)首先介紹了dvr典型結(jié)構(gòu)，各結(jié)構(gòu)的作用一些情況，然后說明了dvr的工作原理、控制方式、補(bǔ)償方式等一些內(nèi)容。 第3章 基于matlab的dvr仿真模型3.1 dvr仿真模型圖3-1 暫降前電壓

36、補(bǔ)償仿真模型圖仿真電路如圖3-1所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求輸出交流電壓220v/50hz，開關(guān)頻率20khz，用斷路器模塊、交流電源與階躍信號(hào)模塊共同組成一個(gè)電壓跌落的電源。階躍信號(hào)模塊是一個(gè)在0.05s時(shí)出現(xiàn)單位階躍的，通過單位階躍控制斷路器模塊的通斷。在0.05s之前，其中一個(gè)斷路器導(dǎo)通輸出電壓為220v頻率為50hz的交流電壓，另一個(gè)關(guān)斷；在0.05s之后，通過階躍信號(hào)改變斷路器的通斷，使另一個(gè)電壓輸出到電網(wǎng)，將電網(wǎng)電壓變?yōu)殡妷?10v頻率為50hz的正弦電壓。把電網(wǎng)電壓與標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)比較得到想要補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)，把這個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)行pwm調(diào)制得到控制信號(hào)，輸出到雙橋逆變器控制逆變器工作，逆變器輸出

37、與想要補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)等效的電壓波形經(jīng)過lc濾波得到期望波形，補(bǔ)償?shù)诫娋W(wǎng)電壓上，補(bǔ)償負(fù)載電壓。本次設(shè)計(jì)中進(jìn)行的是單相dvr的仿真分析，3.2參數(shù)計(jì)算逆變器的輸出電壓在濾波前是spwm 調(diào)制波，其中既有50hz 基波，又有高次諧波，只有通過濾波器后才能得到所需的50hz 交流正弦波形。濾波器是一種具有選擇性的四端網(wǎng)絡(luò)，它允許某些特定頻率的信號(hào)通過。允許通過的信號(hào)頻率范圍為通帶，不允許通過的信號(hào)頻率范圍為阻帶，通帶與阻帶交界的頻率f c稱為截至頻率。根據(jù)濾波器通帶和阻帶的位置關(guān)系，濾波器可分為：高通濾波器、低通濾波器和帶通濾波器等，本實(shí)驗(yàn)采用lc 低通濾波器。 （3-1） （3-2） 即時(shí)所得的頻率

38、為截止頻率fc， （3-3）由于ffc，則l1/c，l對(duì)諧波信號(hào)阻力很大，1/c對(duì)諧波信號(hào)分流很大，因此濾波器不允許諧波信號(hào)通過。 （3-4）令，稱為特性阻抗，則 （3-5） （3-6） （3-7）rl=10，取=6逆變器輸出電壓中基波頻率為f= 50hz，設(shè)截止頻率為 fc= 500hz 。l=1.91mhc=53uf逆變橋所用的直流電壓由一個(gè)100v 的直流電源提供，開關(guān)頻率為20khz，輸出濾波電感設(shè)置為1.91mh，濾波電容設(shè)置為53uf。負(fù)載為10歐姆的純阻性負(fù)載。采用的是前饋控制，檢測(cè)到的電網(wǎng)電壓與給定電壓比較，產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓信號(hào)控制產(chǎn)生spwm 波的正弦電壓補(bǔ)償?shù)诫娋W(wǎng)。3.3暫降

39、前電壓補(bǔ)償仿真結(jié)果與分析設(shè)置階躍信號(hào)初時(shí)值為0，在0.05 秒處變?yōu)? 持續(xù)到仿真過程結(jié)束。以此來模擬系統(tǒng)側(cè)電壓在0 秒到0.05 秒是正常值，0.05 秒到0.2秒發(fā)生電壓跌落，此時(shí)得到的仿真波形如下圖所示。從上到下，依次為系統(tǒng)側(cè)電壓，dvr補(bǔ)償電壓，負(fù)載側(cè)電壓。圖3-2 電網(wǎng)電壓波形圖3-3 補(bǔ)償電壓波形圖3-4 負(fù)載電壓波形從仿真結(jié)果可以看出dvr可以很好地補(bǔ)償電壓跌落，使負(fù)載的電壓連續(xù)，維持在220v電壓基本不變。補(bǔ)償?shù)牟皇悄敲赐耆?，?.05s以前電容上也有電壓信號(hào)，是因?yàn)殡娙莘謮?，我相信可以通過改進(jìn)dvr進(jìn)行完善。3.4同相位電壓補(bǔ)償仿真結(jié)果與分析當(dāng)?shù)潆妷悍狄欢〞r(shí)，如何降低補(bǔ)償

40、電壓u的幅值，從而降低dvr的容量。能量補(bǔ)償能力也是要注意的問題之一，即儲(chǔ)能電容一定的條件下，在電壓跌落時(shí)如何獲得更長的補(bǔ)償時(shí)間。前面提到，dvr工作過程也可以理解為補(bǔ)償裝置和系統(tǒng)之間進(jìn)行有功、無功的能量交換過程，為了獲得更長的補(bǔ)償時(shí)間，關(guān)鍵問題是使補(bǔ)償裝置向系統(tǒng)提供的有功p盡可能的少。當(dāng)分別考慮dvr的電壓補(bǔ)償能力和能量補(bǔ)償能力，相應(yīng)就有了同相補(bǔ)償法和最小耗能補(bǔ)償法。同相補(bǔ)償法使補(bǔ)償電壓和電網(wǎng)電壓保持相位相同，這樣做使得補(bǔ)償一定的電壓跌落所需要的電壓幅值最小。在建立同相位電壓補(bǔ)償仿真時(shí)，是從暫降前電壓補(bǔ)償仿真模型基礎(chǔ)上建立的，同相位電壓補(bǔ)償仿真與暫降前電壓補(bǔ)償仿真模型基本相同，只是改變電網(wǎng)電

41、壓與給定。將電網(wǎng)電壓與給定做差得到補(bǔ)償電壓，因?yàn)?.05s以前電壓沒有發(fā)生跌落與相移，所以不用補(bǔ)償，用一個(gè)0.05s發(fā)生階躍的單位階躍模塊與補(bǔ)償電壓信號(hào)相乘，來模擬檢測(cè)到電網(wǎng)電壓出現(xiàn)電能質(zhì)量并進(jìn)行補(bǔ)償電壓信號(hào)的輸出。接下來與暫降前電壓補(bǔ)償相同，把這個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)行pwm調(diào)制得到控制信號(hào)，輸出到雙橋逆變器控制逆變器工作，逆變器輸出與想要補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)等效的電壓波形經(jīng)過lc濾波得到期望波形，補(bǔ)償?shù)诫娋W(wǎng)電壓上，補(bǔ)償負(fù)載電壓。下圖3-5所示為同相位電壓補(bǔ)償仿真模型：圖3-5 同相位電壓補(bǔ)償仿真模型下面依次是電網(wǎng)電壓波形、補(bǔ)償電壓波形、負(fù)載電壓波形：圖3-6 電網(wǎng)電壓波形圖3-7 補(bǔ)償電壓波形圖3-8 負(fù)

42、載電壓波形從仿真結(jié)果可以看出dvr可以很好地補(bǔ)償電壓跌落與相移，使負(fù)載的電壓幅值連續(xù)，維持在220v電壓基本不變。補(bǔ)償?shù)耐瑯硬皇悄敲赐耆?，?.05s以前電容上也有電壓信號(hào)，是因?yàn)殡娙莘謮骸?.5暫降前電壓補(bǔ)償閉環(huán)仿真分析暫降前電壓補(bǔ)償閉環(huán)仿真與暫降前電壓補(bǔ)償仿真模型基本相同，只是改變控制方式。將負(fù)載電壓與給定做差得到補(bǔ)償電壓，把這個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)行pwm調(diào)制得到控制信號(hào)，輸出到雙橋逆變器控制逆變器工作，逆變器輸出與想要補(bǔ)償?shù)碾妷盒盘?hào)等效的電壓波形經(jīng)過lc濾波得到期望波形，補(bǔ)償?shù)诫娋W(wǎng)電壓上，補(bǔ)償負(fù)載電壓。設(shè)置pi調(diào)節(jié)器，kp=1，ki=0.8，其他參數(shù)與暫降前電壓補(bǔ)償相同。下面依次是暫降前電壓補(bǔ)償

43、閉環(huán)仿真模型、電網(wǎng)電壓波形、補(bǔ)償電壓波形、負(fù)載電壓波形：圖3-9 暫降前電壓補(bǔ)償閉環(huán)仿真模型圖3-10 電網(wǎng)電壓波形圖3-11 補(bǔ)償電壓波形圖3-12 負(fù)載電壓波形從仿真結(jié)果可以看出，反饋控制的具體過程為標(biāo)準(zhǔn)正弦波與實(shí)時(shí)采集的負(fù)載電壓相減得到電壓差值，電壓差值經(jīng)過pi調(diào)節(jié)后進(jìn)行pwm調(diào)制，產(chǎn)生的pwm信號(hào)送入驅(qū)動(dòng)電路獲得主電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。但是反饋控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性都不如前饋控制。本章小結(jié)：本章節(jié)進(jìn)行了參數(shù)計(jì)算，又分別介紹了暫降前電壓補(bǔ)償仿真模型、同相位電壓補(bǔ)償仿真模型、暫降前電壓補(bǔ)償閉環(huán)仿真模型，并得出了仿真結(jié)果對(duì)其進(jìn)行了分析。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本文中的主電路設(shè)計(jì)如下圖所示，出現(xiàn)電能

44、質(zhì)量問題的電網(wǎng)電壓通過電壓互感器得到電網(wǎng)電壓信號(hào)。正弦波振蕩電路產(chǎn)生的正弦波并通過放大電路得到期望的正弦波電壓波形，此正弦波作為給定進(jìn)行比較。將電網(wǎng)電壓信號(hào)與正弦波振蕩電路產(chǎn)生的期望波形進(jìn)行比較，從而得到需要補(bǔ)償?shù)牟ㄐ涡盘?hào)，最后通過單極性的pwm控制方式得到pwm控制信號(hào)，控制逆變器產(chǎn)生補(bǔ)償電壓最后補(bǔ)償給電網(wǎng)。圖4-1 主電路硬件連接電路圖三角波發(fā)生電路：圖4-2 三角波發(fā)生電路圖由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的方波和三角波發(fā)生器，一般均包括比較器和rc積分器兩大部分。如上圖所示為由遲滯比較器和集成運(yùn)放組成的積分電路所構(gòu)成的方波和三角波發(fā)生器。方波和三角波發(fā)生器的工作原理：a1構(gòu)成遲滯比較器，同相端電位

45、vp由vo1和vo2決定。利用疊加定理可得： （4-1）當(dāng)vp0時(shí),a1輸出為正，即vo1 =+vz；當(dāng) vp0時(shí),a1輸出為負(fù),即vo1=-vz。a2構(gòu)成反相積分器，v01為負(fù)時(shí)， vo2 向正向變化， vo1 為正時(shí)， vo2 向負(fù)向變化。假設(shè)電源接通時(shí)vo1 = -vz，線性增加。當(dāng)時(shí)，可得： （4-2）當(dāng)vo2上升到使vp略高于0v時(shí)，a1的輸出翻轉(zhuǎn)到vo1 = +vz 。 同理可知，當(dāng)時(shí)，當(dāng)vo2下降到使vp略低于0v時(shí)，v01=-vz。這樣不斷循環(huán)就可以得到方波v01與三角波v02。電路的震蕩頻率為：方波幅值：三角波幅值： 設(shè)定,正弦波發(fā)生電路：圖4-3 正弦波發(fā)生電路圖上圖是rc

46、橋式振蕩電路的原理電路，這個(gè)電路由兩部分組成，即放大電路a和選頻網(wǎng)絡(luò)f。選頻網(wǎng)絡(luò)（即反饋網(wǎng)絡(luò)）的選頻特性已知，在處，rc串并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)的，根據(jù)振蕩平衡條件,當(dāng)r1=r2，c1=c2，af=1和，可知放大電路的輸出與輸入之間的相位關(guān)系應(yīng)是同相，放大電路的電壓增益不能小于3，即用增益為3（起振時(shí)，為使振蕩電路能自行建立振蕩，a應(yīng)大于3）的同相比例放大電路即可。根據(jù)這個(gè)原理組成的電路，由于c1與r1、c2與r2和r3、r4正好形成一個(gè)四臂電橋，電橋的對(duì)角線頂點(diǎn)接到放大電路的兩個(gè)輸入端，因此這種振蕩電路常稱為rc橋式振蕩電路 。在時(shí)，經(jīng)rc反饋網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭\(yùn)放同相端的電壓v1與v0同相，即有和。這樣，放

47、大電路和由z1、z2組成的反饋網(wǎng)絡(luò)剛好形成正反饋系統(tǒng)，可以滿足相位平衡條件，因而有可能振蕩。所謂建立振蕩，就是要使電路自激，從而產(chǎn)生持續(xù)的振蕩。由于電路中存在噪聲，它的頻譜分布很廣，其中一定包括有這樣一個(gè)頻率成分。這種微弱的信號(hào)，經(jīng)過放大器和正反饋網(wǎng)絡(luò)形成閉環(huán)。由于放大電路的a開始時(shí)略大于3，反饋系數(shù)f=1/3，因而使輸出幅度愈來愈大，最后受電路中非線性元件的限制，使振蕩幅度自動(dòng)地穩(wěn)定下來，此時(shí)a=3，達(dá)到af=1振幅平衡條件。rc橋式振蕩電路的穩(wěn)幅作用是靠熱敏電阻r4實(shí)現(xiàn)的。r4是正溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)輸出電壓升高，r4上所加的電壓升高，即溫度升高，r4的阻值增加，負(fù)反饋增強(qiáng)，輸出幅度下降。

48、反之輸出幅度增加。若熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)，應(yīng)放置在r3的位置。熱敏電阻穩(wěn)幅可以得到失真較小的波形，但是受環(huán)境溫度影響較大，輸出幅值隨溫度改變而改變。本文中采用正溫度系數(shù)熱敏電阻。電路震蕩頻率為：驅(qū)動(dòng)電路：如下圖所示，給個(gè)高電平，t就導(dǎo)通，電流通過5v電源、t的e和c、光耦的發(fā)光二極管、電阻r16到地，發(fā)光二極管因?yàn)橛须娏魍ㄟ^而發(fā)光，致使三極管接收端導(dǎo)通，電源15v通過三極管端、r15到地。最后使輸出為高電平起到驅(qū)動(dòng)的作用。圖4-4 驅(qū)動(dòng)電路電路圖輸出濾波器設(shè)計(jì)：逆變器的輸出電壓在濾波前是spwm 調(diào)制波，其中既有50hz 基波，又有高次諧波，只有通過濾波器后才能得到所需的50hz 交流正弦波形

49、。濾波器是一種具有選擇性的四端網(wǎng)絡(luò)，它允許某些特定頻率的信號(hào)通過。允許通過的信號(hào)頻率范圍為通帶，不允許通過的信號(hào)頻率范圍為阻帶，通帶與阻帶交界的頻率f c稱為截至頻率。根據(jù)濾波器通帶和阻帶的位置關(guān)系，濾波器可分為：高通濾波器、低通濾波器和帶通濾波器等，本實(shí)驗(yàn)采用lc 低通濾波器。 （4-3） （4-4） 即時(shí)所得的頻率為截止頻率fc， （4-5）由于ffc，則l1/c，l對(duì)諧波信號(hào)阻力很大，1/c對(duì)諧波信號(hào)分流很大，因此濾波器不允許諧波信號(hào)通過。 （4-6）令，稱為特性阻抗，則 （4-7） （4-8） （4-9）rl=10，取=6逆變器輸出電壓中基波頻率為f= 50hz，設(shè)截止頻率為 fc=

50、500hz 。l=1.91mhc=53uf開關(guān)器件的選擇：igbt（絕緣柵雙極晶體管）是大規(guī)模功率集成半導(dǎo)體開關(guān)器件。igbt 采用mos柵輸入結(jié)構(gòu)，開關(guān)主體是雙極晶體管，它兼有mosfet 的高輸入阻抗、電壓控制特點(diǎn)，又具有雙極晶體管低飽和壓降的優(yōu)勢(shì)。其最顯著特點(diǎn)是高速、高壓、大電流，是當(dāng)代功率開關(guān)的主流器件。開關(guān)器件中電流有效值為：開關(guān)器件中流過的電流峰值為開關(guān)器件的電流選擇為電流峰值的2 倍為：可以選擇20a的開關(guān)管。當(dāng)系統(tǒng)電壓升高30%時(shí)，管壓為286開關(guān)器件電壓選擇為電壓峰值的兩倍可選耐壓600v 的開關(guān)器件。結(jié)論隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)等精密設(shè)備在人們的生產(chǎn)、生活中得到了普遍的應(yīng)用，

51、但是它們對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)比較敏感，小則造成數(shù)據(jù)的丟失，大則引起生產(chǎn)事故。如何保證它們的供電質(zhì)量是人們關(guān)注的問題。dvr 是一種新型的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，能有效地補(bǔ)償電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，保證敏感用電設(shè)備的供電穩(wěn)定。本文對(duì)dvr 作了一些研究和分析，論文的內(nèi)容和結(jié)果主要如下：對(duì)dvr 的結(jié)構(gòu)和原理，進(jìn)行了介紹。分析了三種不同的補(bǔ)償策略，對(duì)它們各自的特點(diǎn)與補(bǔ)償方式作了研究。運(yùn)用matlab 建立了單相dvr 仿真模型，根據(jù)仿真結(jié)果來看，dvr能補(bǔ)償電網(wǎng)電壓的暫升暫降，動(dòng)態(tài)性能好。對(duì)dvr 的主電路和控制電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中包括如濾波電感、電容參數(shù)的選取、開關(guān)頻率和功率開關(guān)器件等。dvr 工作時(shí)串聯(lián)于電網(wǎng)與

52、負(fù)載之間，其本身的負(fù)載特性對(duì)補(bǔ)償效果會(huì)產(chǎn)生一定的影響。本人的學(xué)識(shí)有限，只設(shè)計(jì)了單相dvr，所用的是相對(duì)簡(jiǎn)單的控制算法，而一些新型的控制方法應(yīng)該能提高dvr 的快速性和準(zhǔn)確性。參考文獻(xiàn)1張軍軍?；赿sp的三相dvr的研制 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文 2007 7-202 向龍瑞。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器控制技術(shù)的研究與仿真 天津理工大學(xué)學(xué)位論文 2006 7-123郝曉弘、房善新、陳偉 。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器控制策略的研究與仿真 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置 2010 17-194李承、鄒云屏。三相三線動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的單周控制策略 繼電器 2007 44-475李承、鄒云屏、范婕。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器單周控制策略的建模與仿真研究

53、 電力自動(dòng)化設(shè)備 2006 7-96謝旭、梁旭、胡明亮、姜齊榮。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的補(bǔ)償特性與控制目標(biāo) 研制與開發(fā) 2002 41-447馮小明、楊仁剛。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器電壓補(bǔ)償策略的研究 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制 2011 11-158楊曉萍、許輝。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器電壓補(bǔ)償策略及其仿真研究 電工技術(shù)雜志 2004 58-529王晶，徐愛親，翁國慶，沈月月。動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器控制策略研究綜述 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制 2010 146-15110夏德玲、翁貽方。自動(dòng)控制理論 2011 48-15211劉豹、唐萬生?，F(xiàn)代控制理論2011 56-9512魏艷君。電力電子電路仿真2011 96-13213王兆安、劉進(jìn)軍。電

54、力電子技術(shù)2011 62-9414何衍慶、黃海燕、黎冰。集散控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用2011 102-14515bollen m h junderstanding power quality problems：voltage sa91 and interruptionsnew york，ny，usa：ieee press，200016mc granaghan m f，roettger w cthe economics of custom powerproceedings of the 2003 ieee pes transmission and distribution conference and exposition：v01