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基于柔性鎖相環(huán)路的動態(tài)電壓恢復(fù)器控制方案的研究
摘要：動態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）是一種新型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，它能有效抑制電網(wǎng)電壓波動對敏感負(fù)載的影響。介紹了應(yīng)用于DVR的一種新型的鎖相技術(shù)—柔性鎖相環(huán)路〔soft phase locked loop(SPLL)〕和以此為基礎(chǔ)的控制方案。關(guān)鍵詞：動態(tài)電壓恢復(fù)器；鎖相技術(shù)；電壓跌落
1 概述
動態(tài)電壓恢復(fù)器（dynamic voltage restorers簡稱DVR）是一種保證電網(wǎng)供電質(zhì)量的新型電力電子設(shè)備，主要用于補償供電電網(wǎng)產(chǎn)生的電壓跌落，閃變和諧波等。它的基本結(jié)構(gòu)和在電網(wǎng)中的接入方式如圖1所示。DVR本身相當(dāng)于一個受控電壓源[1]，它可在電源和敏感負(fù)載之間插入一個任意幅值和相位的電壓。當(dāng)電源電壓畸變時，通過改變DVR的電壓，達到穩(wěn)定敏感負(fù)載電壓的目的。
DVR的主要補償對象是電網(wǎng)電壓的跌落，閃變和諧波，因此，要求其控制系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的響應(yīng)速度，同時，對畸變的輸入電壓應(yīng)具有很強的抑制作用。本文提出的基于瞬時無功理論[3]的柔性鎖相環(huán)路（SPLL）[4]和以此為基礎(chǔ)的控制方案能夠很好地達到這一要求。
2 柔性鎖相環(huán)路
為實現(xiàn)以DVR補償電源側(cè)畸變電壓的目的，則獲得電源側(cè)電壓的相位是首要的任務(wù)。獲得相位信息的方法有過零比較，最小二乘法，小波分析等多種方法。過零比較結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)較為容易，但動態(tài)響應(yīng)速度慢，對畸變電壓的抑制較差；最小二乘法動態(tài)響應(yīng)速度快，能準(zhǔn)確地鎖定正序電壓的相位，但輸入電壓存在諧波時性能較差；小波分析性能較好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實現(xiàn)起來較為困難。
本文介紹的SPLL結(jié)構(gòu)比較簡單，動態(tài)響應(yīng)速度快，對畸變輸入電壓有很強的抑制作用。
SPLL的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。把三相輸入電壓采樣后做32變換，即把電壓轉(zhuǎn)換到αβ坐標(biāo)系中。再經(jīng)pq變換得到uq，變換所使用的角度是鎖相的輸出θ＊，uq的值代表輸入電壓a相相位和鎖相輸出相位θ＊的差，然后利用一個PI環(huán)節(jié)將該差調(diào)整到零，從而達到相位捕獲的目的。下面對原理做詳細(xì)闡述。
如果輸入三相電源電壓中僅含三相基波正序，則設(shè)輸入三相電壓為
式中：ω1為角頻率；
φ為相位。
經(jīng)過C32變換由三相變至兩相，有
如果，此時鎖相環(huán)輸出的角頻率為ω，相位為0，則利用鎖相環(huán)輸出的角度進行pq變換，有
[1] [2] [3]
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