电压暂降治理方案设计.docx

1、摘 要近年来随着社会的发展和技术的进步，新技术的不断出现，电网负荷不断创新高，电力用户比任何时候都关注电能质量问题，并特别关心电压暂降带来的危害。电压暂降不是新的问题，但技术的进步使电力电子设备及计算机非常敏感。所以电压暂降引起了各国工作者的高度重视。本文主要介绍了电能质量的含义、电压暂降的定义、电压暂降产生的原因和危害，分析了几种电压暂降的检测方法，包括有效值算法、峰值电压法、缺损电压法、基于瞬时无功功率理论的dq0变换法、dq变换法、单相坐标变换法和小波分析法等几种方法，并对各种算法的原理和优缺点进行了研究和比较，通过对检测算法的仿真得出每个检测方法的优缺点。本文对治理电压暂降的动态电压恢

2、复器进行了研究，对其如何进行补偿进行了讨论，介绍了DVR的概念、结构和组成部分，重点讨论了DVR的控制策略和补偿策略，并用MATLAB实现了整个DVR系统的仿真，验证了从检测方法到补偿方法的有效性，为解决电压暂降问题提供了行之有效的方法。关键词：电压暂降； 检测方法； DVR； MATLAB ABSTRACTIn recent years, with the development of society and the advances of technology. New technologies constantly emerging. The power grid load consta

3、ntly innovative high. Power users are concerned about power quality issues than ever , and particularly concerned about the harm caused by the voltage drop. Voltage dips is not a new problem, but it makes the electronic equipments and computers more sensitive with the developing of technology. So, v

4、oltage dips caused highly valued from various countries.This article describes the meaning of the quality of electricity, voltage dipss definition, the reason and disadvantage which voltage dips bring in. Analysis several detection methods of voltage dips ,including RMS algorithm, the peak voltage m

5、ethod, defect voltage method , dq0 transform which based on instantaneous reactive power theory, dq transformation, single-phase coordinate transformation method, wavelet analysis method and so on. Studied and compared the principles and advantages and disadvantages of various algorithms. Did MATLAB

6、 simulation to some important detection algorithms, and to realized each detection algorithms Advantages and disadvantages .Through the research of dynamic voltage restorer which control voltage sags. Discussed how to compensate. Introduced the concept of DVR, the structure and component. Focusing o

7、n the control strategy and compensation strategy of DVR. achieved the entire DVR systems simulation by using MATLAB. Verified the effectiveness from detection method to compensation method. Offered effective approach to solve the problem of voltage sags.Keywords：Voltage sags; detection methods ; DVR

8、; MATLAB 目 录第1章 绪论11.1选题背景及意义11.2本文主要工作3第2章 电压暂降32.1电压暂降的定义32.2电压暂降的起因42.3电压暂降的危害52.4国内外电压暂降的研究现状6第3章 电压暂降检测分析方法73.1有效值检测算法83.1.1 理论分析83.1.2 MATLAB仿真分析83.2基波分量法103.3峰值电压法103.4缺损电压法113.5基于瞬时无功功率理论的dq0变换法113.5.1 理论分析113.5.2 MATLAB仿真分析123.6瞬时dq变换方法143.6.1 理论分析143.6.2 MATLAB仿真分析153.7单相坐标变换检测方法173.8小波变换法

9、183.8.1理论分析183.8.2 MATLAB仿真分析183.9本章小结20第4章 电压暂降的治理224.1引言224.2动态电压恢复器(DVR)组成及原理234.2.1串联变压器244.2.2滤波器244.2.3电压逆变器254.2.4储能装置264.3 DVR的补偿策略274.3.1补偿原理274.3.2 三种策略分析274.4动态电压恢复器(DVR)的控制策略294.4.1 前馈控制方式294.4.2 反馈控制方式304.4.3 复合控制30第5章 动态电压恢复器DVR的仿真结果31第6章 结论与展望346.1 结论346.2 今后的研究方向34参考文献35翻译部分36英文部分36中

10、文翻译45致 谢52中国矿业大学2014届本科毕业设计第59页第1章 绪论1.1选题背景及意义电能是现今商品行业中一种特殊的商品，它的质量也和普通商品一样涉及到了供需双方，不同的是它只能被动接受，而不能去选择。社会的发展带动了科技的进步，使用电能的产品也在发生巨大的变化，进而它对电能质量的要求也发生了变化。是否可以对新型的产品进行高质量供电是电力部门必须解决的一个问题，针对这个问题电力部门对努力提高电能质量做了很大的努力。随着科学技术和工业水平的提高，用电敏感负荷的性质与结构也都在发生着巨大的变化，这种变化促使我们去赋予电能新的定义与理解。电网对用户的供电电压质量经常用电压频率、谐波电压、电压

11、偏差、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、电压暂降、电压凸起、电压中断、振荡等参数进行描述1。理想的电力系统以恒定的频率和正弦波形，按规定的电压水平对电力用户进行供电，在三相交流系统中各相电压、电流的幅值大小相等、相位对称而且互差120。电能质量不仅在于发电、输电和供电系统本身，而且随着现代工业的迅速发展，接入电网中的半导体换流器件和非线性负荷也干扰或者降低配电网中的电能质量2。系统中运行的发电机、变压器、电力线路等设备不同程度的存在非线性或不对称性，并且因为调控手段不尽完善，运行操作、外来干扰、故障和各种不可预见的原因等随时可能发生，理想的状态并不存在，因此，电网运行及供用电环节中存在各种问题

12、，即电能质量问题。造成当前电能质量问题主要有以下三个方面的原因。（1）电力负荷构成的变化。现在电力系统中存在大量非线性负荷，即大规模的电力电子应用装置包括节能装置、变频设备等、大功率的电力拖动设备、直流输出装置、提升机。另外，还存在很多快速变化的冲击性负荷。（2）大量谐波被注入电网中。含有非线性和冲击性负荷的新型电力设备在达到功率控制和处理目的的同时，都会产生非正弦波电流然后向电网中注入谐波电流，使公共连接点的电压波形严重畸变。负荷的波动性和冲击性导致了电压波动、瞬时脉冲等各种电能质量干扰。（3）电力系统故障。电力系统运行时出现的内、外故障也会造成电能质量问题，例如：雷击、误操作、电网故障、大

13、功率电机重启等。发电机的励磁系统工作状态发生改变，各类装置中电力电子设备的启动等都会造成各种电能质量问题3。电力系统运行实践表明，严重的电能质量问题不仅会损坏电气设备，降低工业生产力，最为严重的时候甚至还会引起电网大面积停电，造成极坏的社会影响和严重的经济损失。下面是IEEE制定的电力系统电能质量特征参数及其分类，具体见表1-1。 表1-1IEEE制定的电力系统电能质量特性参数及其分类类别典型频谱典型持续时间典型电压幅值瞬变现象冲击脉冲纳秒级5ns上升50ns微秒级1ms上升50ns1ms毫秒级0.1ms上升1ms振荡低频5kHz0.350ms04pu中频5500kHz20ms08pu高频0.

14、55MHz5ms04pu短时间变动瞬时暂降（凹陷）0.530周波0.10.9pu暂升（凸起）0.530周波1.11.8pu暂时间断0.5周波3s0.1pu暂降30周波3s0.10.9pu暂升30周波3s1.11.4pu短时间断3s1min0.1pu暂降3s1min0.10.9pu暂升3s1min1.11.2pu长时间变动持续间断1min0.0pu欠电压1min0.80.9pu过电压1min1.11.2pu电压不平衡稳态0.52波形畸变直流偏置稳态00.1谐波0100th H稳态020间谐波06kHz稳态02陷波稳态噪声宽带稳态01电压波动25Hz间歇0.17工频变化10s美国电科院曾经统计过一组数据，电能质量问题主要是由电压暂降（Voltage Sag）和电压凸起（Voltage Swell）造成的，比例占90%以上，其中电压暂降是主要事故原因。在一些工业发达国家，电力部门和用户对电压暂降的关注程度比对其他有关电能质量问题(如谐波、供电中断、电压闪变、电压切痕及电压凸起等)的关注程度大得多，电压暂降已经上升为首要的电能质量问题。1.2本文主要工作本文对电压暂降的各种检测方法进行了分析，指出了各自的优缺点。