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摘要：对负载补偿量的检测，是控制动态电压恢复电流补偿方式（DVR）实时性与准确度的关键环节，为提高DVR的补偿稳定性，可针对用户情况确定补偿方式，或者采用目标电压函数，提出一种改进的d-q变换方法来检测电压补偿量，以提高动态电压恢复应用的普适性，更有利于系统稳定控制，解决引起的电能质量问题，以及分析停电或异常电压干扰的状态、特点和影响。经过比较研究，掌握动态电压恢复器的不同测量技术与控制策略的利弊，最后确定动态电压恢复器的电网电压检测以及补偿的相关策略。

关键词：动态电压恢复器；电网电压检测；补偿策略

引言

随着电子设备的广泛应用，工业生产过程中使用的用户和设备对电能质量要求越来越高，一旦出现停电或电压跌落，将导致敏感设备工作异常，对用户和企业造成极大危害，因此，提高电能质量，进一步增强系统稳定性是当前能源系统亟待解决的问题。动态电压恢复器补偿的快慢决定了敏感设备能否完成低电压切换，例如，对于双馈风力发电机，当发生低压故障时，双馈发电机内部电压与电网电压之间的电压差会产生瞬时大电流[1]。动态电压恢复技术（DVR）具备强大的经济性和可靠性，能提高现代电力装置在工作中的电力效率，促进供电系统的数字化、智能开发，而DVR的动作响应能力和稳定控制精度也是衡量其稳定性的关键参数，进一步探索和完善计算与控制是促进动态电压恢复技术在现代电力行业应用的必由之路。

一、动态电压恢复器的结构与工作原理

图1是DVR的简化结构图，该系统主要由四部分组成，其中包括直流侧储能单元、逆变器、滤波器和变压器，不同的DVR结构不同，体现在直流侧的区别侧储能系统，主要设备是低压发生设备和动态电压恢复，压降发生设备产生瞬态压降，电压恢复动态在检测到压降后立即投入运行，两者相互配合实现整个测试工况的模拟。同时，直流侧储能系统通常有电池、储能线圈超导能量和为电容器组充电的桥式整流器三种结构，DVR工作原理非常简单，当监控系统检测到系统电压下降时，DVR会立即在系统中投入运行[2]。逆变输出电压经LC滤波器滤波去除高频载波分量后耦合到系统侧，相当于在系统侧串联一个补偿电压，叠加在系统上电压恢复正常水平以上负载电压，当系统处于旁路状态时，两台设备的开关闭合，当系统进入低压试运行状态时，低压发生装置的旁路开关断开，逆变单元立即发出电压降，动态电压恢复检测到故障的发生，切换开关单元被分离以将单元与主电源隔离，逆变器的补偿单元快速送出补偿电压来支持机端电压。

二、动态电压恢复器的电网电压检测方案

2.1有效值法

动态电压恢复器的电网电压检测中一种常用的检测方式就是有效值法，该方法在实际应用期间又可以将其称之为均方根值法，在对使用周期的分析之后，就可以掌握均方根，并以此为基础检测电压的有效值，但是在实际应用该方法期间由于需要对一半以上的历史数据进行总结与检测，就可能导致时间方面存在一定的延迟情况，无法给予准确的电压骤降起止时间。

2.2瞬时无功功率dq0变换方法

瞬时无功功率理论的dq0变换方法也是较为常用的方法之一，在实际使用中该方法属于目前DVR检测方法中最常用的算法类型，可以提升其计算结果的准确性，且在该变换方法的基础上还存在很多相关的改进方法。该方法在使用中具有的基本原理则是对abc坐标系中相关参数信息进行计算，主要涉及的参数信息包括三相功率的信息，并对功率信息实现Park的有效变换，也可以将此期间将abc坐标系中的三相功率实现转换，可以将其具体转换为dq0坐标系中具有重要作用的结构，能够在基于瞬时无功功率理论基础上进行检测，提升检测结果的实时性特点，因此，可以将该方法用于对为三相电路的实际检测[3]。

2.3单相电路瞬时电压dq0变换法

动态电压恢复器的电网电压检测应用期间由于所涉及的现实电压骤降一般都属于单向所产生的问题，因此要想解决此类问题，就需要明确单向电路的相关信息资料，并构建一种具有虚拟特性的三相系统。通过该方法的使用能够有效检测相电压的实际使用情况，还可以针对电压下降期间可能出现的相跳现象及时解决，在实际使用期间可以具有较好的效果，尤其是比电压峰值法和有效值法具有更好的使用优势，但是需要注意的是，应避免将其用于多个过渡段的干扰检测。

2.4改进abc-dq变换算法

传统的dq0转换方法应用与动态电压恢复器的电网电压检测期间也可以具有较好的效果，具体是通过低通滤波器滑动窗口的方式能够实现将DC分量进行分离，但是在分离期间可能会存在一定的延迟性特点，为解决这一问题，就可以使用计算dq轴的直流分量实现，将系统所具备的实时性特点进一步提升，这种改进的abc-dq变换方法能够将设备电压骤降的具体情况及时检测出来，以启停时间为主。

2.5FFT法

快速傅里叶变换（FFT）法用于动态电压恢复器的电网电压检测期间也能及时有效的获取不同频率的分量幅度，以及不同的相位信息，在实际检测期间通过监视基波幅度的变化就可以检测电压的降压幅度，以及在监视相位变化期间能够及时掌握相位的跳变角[4]。在将FFT方法实际使用期间就可以简化不同时域和频域的转化，可以有效提升数据检测结果，但是存在的问题则是在电压下降时，由于其波形不能保证仍具有一定的特性，表现在不能保证其具有半波的对称特性，这就会导致实际计算结果之间会存在一定的误差现象。

三、动态电压恢复器的电网电压补偿策略

3.1完全补偿法

动态电压恢复器的电网电压在补偿分析中基于相同的补偿范围，使用不同的电压补偿方法也会出现不同的结果，具体表现在可能会对设备的性能与容量之间产生不同的影响，因此，在对DVR进行相关设计期间需要优化系统的结构，在系统结构优化期间就可以实现补偿装置容量的减少。完全补偿法使用期间应该将DVR能够补偿更长电压降为基本的前提进行分析，在实际应用期间主要目的就是减少有功功率损耗，并对损耗的功率实现一定的补偿策略。由于不同电压骤降对于所具备的条件也有所不同，这就需要仔细考虑电压补偿所涉及的相关能力信息，以及能量的补偿能力，在掌握以上内容的基础上就可以使用不同DVR补偿法。使用完全补偿法的优势则是可以确保补偿之后的电压在幅度方面能够具有相位的有效性，这种方式与补偿前的方式具有完全相同的特性，当存在下降电压的相位值处于偏差较大的状态时，其主要表现的形式则是补偿电压和补偿功率会处于同时增大的情况，在此期间由于负载具有较为良好的抗干扰能力，就不需要对其进行完整的电压补偿。

3.2同相补偿法

动态电压恢复器的电网电压补偿方法中使用同相补偿法也可以具体较好的使用效果，具体可以在使用期间促使其保持 U1与Us相同的相位，这种相同的相位可以将补偿的某个电压所需的幅度降至最小，从而满足其实际要求，但是在使用同相补偿法期间，其具有的作用仅仅能够达到补偿凹陷电压的幅度要求，但是在实际应用期间却不能完成对补偿相位的干预。同相补偿法使用期间如果出现电压的急剧变化，就应该在此基础上实现电压的有效补偿，在实际应用期间该方法具有实现简单的优势，所补偿的速度较快，可以将其用于相位波动不敏感的场合[5]。但是需要注意的是，该方法在实际应用期间也具有一定的缺点，缺点表现则是无法有效控制DVR输出所具备的有功功率。

3.3最小能量补偿法

最小能量补偿法也是较为常用的方法之一，在实际应用期间主要是通过调整负载电流的方式，以及调节输出电压的相角实现补偿的目标。其中DVR能够与系统和负载串联处于连接的状态下，因此，在最小能量补偿法使用期间应确保DVR电流可以与负载的具体情况保持在一致范围内。当处于极限的状态时，相应DVR输出的有功功率也会出现变化，具体表现为0。为了可以便于动态电压恢复器的电网电压补偿方法的准确分析，就可以在功率因数恒定的状态下，使用最小能量补偿法，在实际使用期间，可以使DVR输出有功最小化。

3.4最小功率法

动态电压恢复器的电网电压补偿中的最小功率法也可以投入使用，主要是基于DVR功率的相关角度出发，在此期间可以实现最小功率的有效控制，其需要实现的改进内容则是存在最小能量补偿的相关问题，在实际分析期间此方法的使用可以在DVR无功功率较小情况下，促使其可以保持着有功功率需要具备的转换功能，整个功率输出期间能够最大程度降低DVR功率。除此之外，最小功率法在实际使用期间也可以有效减少计算量，从而能够实现简化和统一控制的便利性，但是需要注意的是，该方法在实际应用期间存在的缺点则是，补偿后在其负载侧可能会出现电压相位差跳变的问题，影响动态电压恢复器的电网电压补偿效果。

结束语

为了增强动态电流修复的通用性，就需要仔细研究异常电流扰动的形态、特征和作用，并有效改善控制策略和传感器结构，在完善DVR控制器架构、调整其技术参数以及研究对电流系统作用上，兼顾电流补偿的效率、准确度、经济性和稳定性。动态电压恢复器的电网电压补偿可以在低压发电设备输入期间，使电压快速下降至原始值的50%，从测试结果可以看出，采用低压故障检测方法和补偿策略的动态电压恢复可以实现电压补偿，补偿时间约为2ms。

参考文献：

[1]吴小涛，谭超，王国博，等.基于自适应PI控制器的直流微电网电压控制策略研究[J].综合智慧能源，2021，43（9）：14-22.

[2]姜浩楠，刘旭阳，刘震，等.基于动态电压恢复器的电网电压检测及补偿策略研究[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2022，18（1）：5-19.

[3]李永祥，李梦达，王洋，等.基于模糊情感智能算法的动态电压恢复器研究[J].燕山大学学报，2022，24（4）：46-48.

[4]张艳.基于动态电压恢复器的电压暂降检测算法分析与仿真[J].集成电路应用，2022，27（4）：39-41.

[5]沐欣欣，党军朋，覃日升，等.单相动态电压恢复器控制策略研究[J].电力电子技术，2022，92（2）：56-96.