[发明专利]一种动态电压恢复器（DVR）装置及其控制方法

说明书

本发明提出一种动态电压恢复器（DVR）装置及其控制方法。当电网电压正常时，该DVR装置能根据默认策略，实时调整旁路单元电流的相位和频次，补偿无功功率、治理谐波，起到改善敏感负荷用电环境、提高电能质量的作用；当电网电压出现暂态问题时，该DVR装置能快速切换新的策略，直接输出负荷所需的幅值、频率稳定的三相交流电压，并完成晶闸管快速主动关断；当电网电压暂态问题消除后，该DVR装置能快速恢复电网供电，重新进入默认工作状态。

技术领域

本发明属于电能质量治理领域，特别涉及一种动态电压恢复器（DVR）装置及其控制方法。

背景技术

近年来，高新科技的进步尤其是信息科技的突飞猛进，一些复杂的、精密度高的电力电子装置在电力系统负荷中所占有的比例越来越高，一方面对供电可靠性、连续性提出了较高的要求，几个周期的电力供应中断或者电压暂升、暂降，都将对这些元器件的正常运行状态带来重要打击，严重时会引起生产停工或者产线产品报废，造成大量的经济损失；另一方面，上述敏感负荷自身也存在无功、谐波、负序等电能质量问题，需要采取相应的电能质量治理措施。

动态电压恢复器(dynamic voltage restore)简称为DVR，其被普遍应用于智能电网中以解决电力供应中的电压不稳定问题。当前DVR解决的主要问题是电网电压的暂态（暂升、暂降或短时中断，本文无特殊说明时均用暂态表述）问题，当电网正常时，负载的供电由旁路单元提供，此时DVR其他部分待机；当电网发生电压暂态问题时，DVR旁路单元退出，逆变单元投入，使负载电压保持稳定；当电网电压恢复时，DVR逆变单元退出，旁路单元投入，DVR再次进入待机状态。

现有技术CN104201685A提出了一种中压动态电压恢复器旁路晶闸管快速关断方法及系统，通过检测电压跌落时刻电流的方向，并将电流信号转换为成比例的电压信号，并与0电平比较，得到方波信号，方波信号的高电平部分和低电平部分分别表明流过旁路电路的电流方向，控制逆变电路的IGBT，在旁路电路两端施加一个与电流方向相反的电压，从而快速关断晶闸管，快速将DVR投入补偿。该方法存在关断晶闸管和输出逆变电压两种状态的切换，流程较为复杂，而且逆变电路在关断晶闸管瞬间的输出方波对负载将产生较大的冲击和谐波影响，可能会对敏感负载产生不可预料的危害或影响。另外，现有技术CN104201685A的拓扑结构与本申请也存在本质差异。

现有技术CN 113394791 A提出了一种通过电流转移的方式实现晶闸管关断技术，该方式下逆变单元换流的策略在电网电压暂降幅度较大（如超过50%）或短时中断（如开关倒闸）时，会造成逆变单元瞬间转移电流增大，导致逆变单元过流，暂态补偿失败；另外，负载谐波含量高的情况下，逆变单元需要跟随负载电流，主动输出谐波，会带来逆变单元和负载之间的谐振，造成控制失控，暂态补偿失败。

现有DVR的控制策略和算法主要存在三个方面的问题：一是仅配置了暂态电压补偿策略，DVR大部分时间处于待机状态，装置利用率低；二是补偿算法单一，DVR补偿电压时，忽略了负载电流相位和谐波对旁路单元切换的影响，存在切换冲击大或切换失败的风险，消除这些影响一般还需要单独配置负载电流矫正装置，造成DVR的资源浪费；三是DVR采用晶闸管开关进行电网故障隔离，但是晶闸管开关为半控型器件，可以控制其导通时刻，无法控制其关断时刻，只能等待其电流自然过零，等待时间最长达到电网半个周波（我国为10ms），不适用于快速电压暂态问题治理工况。

因此，有必要研究一种能够根据电网的电压状态实施不同补偿策略，并能确保负荷用电可靠性和稳定性的电力电子装置DVR。

发明内容

本发明提出一种DVR装置及其控制方法，能够根据电网的电压状态实施不同补偿策略，并能确保负荷用电可靠性、稳定性等功能。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：