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基于交交变换的动态电压恢复器研究 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate SchoolCollege of Automation Engineering Research on DVR with an AC/AC ConverterA Thesis in Electrical Engineering By Jie Wang Advised by Yu Tang Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering March, 2013 承诺书 本人郑重 声明: 所 呈交的学 位论文, 是本人在 导师指 导 下, 独立进 行研究工 作所取 得 的成果。 尽我所 知 ,除文中 已经注 明 引用的内 容外 , 本学位论 文的研 究 成果不包 含任何 他 人享有著 作权的 内 容。 对 本论文 所 涉及的研 究工作 做 出贡献的 其他个 人 和集体 , 均已 在文 中以明确 方式标 明。 本人授权 南京航 空 航天大学 可以有 权 保留送交 论文的 复 印件, 允许 论 文 被 查 阅 和 借 阅, 可 以 将 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进行检索 ,可以 采 用影印、 缩印或 其 他复制手 段保存 论 文。 保密的学 位论文 在 解密后适 用本承 诺 书作者签名 : 日 期: 南京航 空航 天大 学硕 士学 位论文 摘 要 随着科 学技术 的不 断发 展 ,人类 社会对 于电 能 质 量 有着越 来越严 格的 要求 。 而 电能 质量 问 题 又会给敏 感性负 荷带 来 巨大的 危害 。在众 多的 电 能质量 问题 之中, 最 常 发 生并造 成最 大损失 的是电 压暂 降问 题。 动态 电压恢 复器DVR 是针对这一问 题 最 经济 有效 的解决方式 。 目前关 于 DVR 的 研究 主 要集中 于 电 压源 逆变 器VSI 式结构,其 主体 结构 中包 含一个 较大 的直流 储能 单元, 其体 积 重量大 ,成 本高, 不易 集 成。 近 年来 ,不需 要中 间 直流环 节的 交交变 换技术 得到 了大力 发展 。 交交型 变换 器 体积 重量 明 显 减少 ,成 本降低 ,更 易 集成, 交交 变换技 术应用 于动 态电 压恢 复器 已经成 为了 一个 趋势 。 本文在 分析了 大量 交交 变 换拓扑 结构的 优 缺 点后 , 选用无 需换流 控制 的 虚 拟 整流逆 变拓扑 作为 DVR 主 电路 。同时,DVR 中 取电 侧的 位置 ,隔 离变压 器的 位置 ,输 出滤 波器的 形式 等 结 构因素 也会 对其性 能产 生 重要影 响, 本文 针 对这 些 方面 做 了详 细的分 析对 比 ,最终 选择 电网侧 取电, 隔离 变压 器 置 于虚 拟逆变 桥输 出端 ,并 且利 用变压 器漏 感滤 波 的 电路 结构 。 为了对 电网 电压 进行 快速 且精确 的动 态补 偿, DVR 应该 具有 良好 的动 态响 应性能 ,而 PI 控制应 用于 交交 型 DVR 时,存 在 输 出波 形质 量不 高,过 零点 易畸 变等 问题 。 故选 用动 态响 应 好,鲁 棒性 好的单 周期 控 制。本文对 系统 单 周期 控 制方程 进行 了理论 推导 , 得 到了 积分 电路参 数 的 设 计依 据 ;建 立了 系 统 的大 信号 模型, 运 用 相 平面法 对状 态变量 进行 了 分析, 得到 了影响 稳定性 的因 素, 为系 统设 计提供 了理 论依 据 。 仿 真 对比了 单周 期控 制 与 PI 控制下系 统 的 稳态 特 性 ,动 态性能, 以及 对 输 入扰动 的抑 制和带 非 线性 负载的 能力 。 最后 , 设计了 1kVA 交交 型 DVR 原理 样 机 , 分 别 进 行了稳态 及 动态 过程 实验 , 对 理论 分 析 及仿真 研究 的正 确性 及可 行性进 行了 验证 。 关键字 : 电能 质量 , 交 交 变换, 虚拟 整流 逆变 ,动 态电压 恢复 器, 单周 期控 制 , 相 平面 法 i 基于交 交变 换的 动态 电压 恢复器 研究 ABSTRACT As the increasingly development of science and technology, the demand of the power quality is more and more stricter. The po