基于柔性鎖相環路的動態電壓恢復器控制方案的研究

時間：2023-05-01 12:24:52 電子通信論文我要投稿

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摘要：動態電壓恢復器（DVR）是一種新型電能質量調節裝置，它能有效抑制電網電壓波動對敏感負載的影響。介紹了應用于DVR的一種新型的鎖相技術—柔性鎖相環路〔soft phase locked loop(SPLL)〕和以此為基礎的控制方案。

關鍵詞：動態電壓恢復器；鎖相技術；電壓跌落

基于柔性鎖相環路的動態電壓恢復器控制方案的研究

1 概述

動態電壓恢復器（dynamic voltage restorers簡稱DVR）是一種保證電網供電質量的新型電力電子設備，主要用于補償供電電網產生的電壓跌落，閃變和諧波等。它的基本結構和在電網中的接入方式如圖1所示。DVR本身相當于一個受控電壓源[1]，它可在電源和敏感負載之間插入一個任意幅值和相位的電壓。當電源電壓畸變時，通過改變DVR的電壓，達到穩定敏感負載電壓的目的。

DVR的主要補償對象是電網電壓的跌落，閃變和諧波，因此，要求其控制系統應具有足夠的響應速度，同時，對畸變的輸入電壓應具有很強的抑制作用。本文提出的基于瞬時無功理論[3]的柔性鎖相環路（SPLL）[4]和以此為基礎的控制方案能夠很好地達到這一要求。

2 柔性鎖相環路

為實現以DVR補償電源側畸變電壓的目的，則獲得電源側電壓的相位是首要的任務。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。過零比較結構簡單，實現較為容易，但動態響應速度慢，對畸變電壓的抑制較差；最小二乘法動態響應速度快，能準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，但結構復雜，實現起來較為困難。

本文介紹的SPLL結構比較簡單，動態響應速度快，對畸變輸入電壓有很強的抑制作用。

SPLL的基本結構如圖2所示。把三相輸入電壓采樣后做32變換，即把電壓轉換到αβ坐標系中。再經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環節將該差調整到零，從而達到相位捕獲的目的。下面對原理做詳細闡述。

如果輸入三相電源電壓中僅含三相基波正序，則設輸入三相電壓為

式中：ω1為角頻率；

φ為相位。

經過C32變換由三相變至兩相，有

如果，此時鎖相環輸出的角頻率為ω，相位為0，則利用鎖相環輸出的角度進行pq變換，有

[1] [2] [3]

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