【摘要】：動態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)是可以有效解決配電網(wǎng)絡(luò)電壓暫降、無功不足和諧波污染等電能質(zhì)量問題,并且兼顧有功功率補償與諧波治理的重要電力電子變換裝置,在配電網(wǎng)絡(luò)中具有綜合電壓暫降抑制能力。在當(dāng)今國家電網(wǎng)公司所倡導(dǎo)的構(gòu)建堅強智能電網(wǎng)規(guī)劃中具有重要的研究價值。本論文主要針對配電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜故障條件下電能質(zhì)量和電能變換的共性關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行研究,以動態(tài)電壓恢復(fù)器為研究對象,進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型建立、歸一化基頻分量提取、瞬時功率控制技術(shù)研究、補償裝置綜合實時測試平臺的設(shè)計與實現(xiàn),完成從理論分析、仿真研究、測試驗證到具體實驗結(jié)果分析。針對電壓暫降補償、瞬時動態(tài)功率優(yōu)化調(diào)節(jié)問題,實現(xiàn)因配電網(wǎng)中多重短路故障造成電壓暫降的有效抑制,對目前常采用的抑制策略進(jìn)分析。然而,常規(guī)補償方法中,電壓暫降的特征信息提取過程中沒有考慮其在配電網(wǎng)絡(luò)中的傳遞規(guī)律,尤其是在沒有裝設(shè)暫降檢查裝置的電氣節(jié)點分析遠(yuǎn)端故障時終端用戶所經(jīng)歷的電壓暫態(tài)過程;其次,補償策略研究的立足點往往以補償裝置具有足夠的補償能力為前提,這并不滿足實際工程需要;最后,目前所有補償策略均未同時兼顧補償裝置容量最優(yōu)和電壓擾動完全恢復(fù)到故障前狀態(tài)兩個方面。因此,為了更好的研究基于背靠背VSCs變換器構(gòu)成的DVR容量最優(yōu)下的補償策略,本論文主要工作如下:(1)詳細(xì)分析配電網(wǎng)絡(luò)多重短路故障引起的電壓暫降及其關(guān)鍵的幅相特征信息,首先建立系統(tǒng)特定節(jié)點包含各種性能指標(biāo)和特征信息提取的暫降類型評估體系,目的是為了提升用戶對電力供應(yīng)的滿意度;其次,針對電力網(wǎng)絡(luò)中大量存在的無實時故障檢測的節(jié)點,均以故障連接點經(jīng)Dy型繞組變壓器為準(zhǔn)研究各種電壓暫降分布,采用本論文提出的幅相特性分析方法對電壓暫降暫態(tài)特性進(jìn)行描述,重點對各種暫態(tài)類型采用矢量軌跡圖直觀的描述暫降深度和相位角偏移量的相應(yīng)過程,定性分析電壓暫降抑制措施造成DV R變換器控制困難的原因。(2)基于虛擬阻抗節(jié)點矩陣的物理意義,采用在故障點與負(fù)荷節(jié)點之間新增一個虛擬阻抗,在功能上與DVR進(jìn)行等效。采用平面橢圓幾何描述法建立DVR在三相靜止坐標(biāo)系下連續(xù)橢圓補償方法,將DVR等效為有功電壓源的補償方式。根據(jù)提出的連續(xù)橢圓補償方法輸出瞬時補償電壓,并全面分析了該方法在任意暫降擾動工況下的可行性和有效性,已達(dá)到補償負(fù)載的潮流缺損和功率平衡,并兼顧支持DVR自身容量優(yōu)化的功能。(3)本論文首次提出連續(xù)橢圓等功率補償控制策略,為了保證DVR能夠在暫降擾動情形下實現(xiàn)精準(zhǔn)補償,給出了四個自由度變量參數(shù),采用等值有功功率和等值無功功率兩種控制方式,全面分析連續(xù)橢圓補償方法在任意暫降擾動工況下的可行性和有效性。該方法可以使補償裝置在進(jìn)行補償時與直流儲能單元能量交換最小,從而DVR自身容量最優(yōu)和延長對暫降的補償時間。(4)為了進(jìn)行實驗測試,基于i Hawk綜合平臺給出了DVR實時測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,并設(shè)計了主電路、測量單元、驅(qū)動電路和電源供電電路,在此測試平臺上進(jìn)行了基于連續(xù)橢圓補償方法的電壓暫降抑制實驗測試,給出穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)實驗結(jié)果并做相關(guān)分析,實驗結(jié)果表明本論文提出的補償方法和相應(yīng)的控制策略極大的改善了暫降抑制效果。本論文的仿真結(jié)果和實驗結(jié)果都表明,所提出的連續(xù)橢圓補償方法和DVR變換器控制方法,具有良好的實時檢測性能和動態(tài)控制性能,對研究電壓暫降抑制和電能變換系統(tǒng)起到一定的理論保證和技術(shù)支持作用,為研制相關(guān)電力設(shè)備提供參考。
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM714.2

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本文編號：2725817