动态电压恢复器实验室样机.doc

动态电压恢复器实验室样机 摘要：根据IEEE标准的电压均方根（rms）的电压幅值骤降是瞬时下降（10%~90%），其中持续时间多于半个周期，少一分钟[1]。电压暂降的常见原因是系统中的故障或短路，始于接入大负载和布线错误的。动态电压恢复器（DVR）是用于补偿电压跌落常用设备。该DVR一般由电压源换流器（VSC），注入变压器，滤波器及储能（电池）的。本文简要讨论了控制策略，并使用DSP板TMS320F2812实现控制策略。同时陈述了电压骤降和暴增的控制策略的仿真结果。本文主要研究设计部分和3KVA DVR实验室样机的调试。给出工作状态的DVR实验室样机的实验结果。 关键词：电压暂降;动态电压恢复器;TMS3230F2812 1 引言 今天我们的家园充满了各种各样的电子设备，这使得今天的生活和工作环境与二十年前相差很大。我们享受着像遥控电视机，家用电脑和微波炉等，都是由微处理器控制设备的便利。同样，如今的工业也严重依赖于微控制器和微电子设备。然而这些设备对功率变化非常敏感。 用测量，分析，总线电压改进衡量电源质量，通常是一个负载母线电压，是为保持该电压在额定电压和频率是一个正弦曲线[1]。电源异常有许多形式，如闪变，谐波，电压跌落，谐波，瞬态等。如今电子负载很容易受到这些干扰，之前并不关注此原因[2]。当设备或产品遭受损害时，电能质量的重要效果就显现了。此外，产品的丢失意味着代价高昂的返工，生产力损失和间接成本较高。因此，当下工业主要关心的是电源质量给在时间和金钱方面带来的巨大损失[3]。因此，如今提高电能质量很有必要，因为能减少很多由他造成的问题。 电压骤降被认为是主要的电能质量问题之一，因为它出现频率非常高。电压暂降定义为有效值电压半周期之间持续几秒钟的瞬时下降。电压暂降的常见原因是系统中的故障或短路，始于接入大负载和布线错误的。电压骤降影响敏感的设备，如可调速驱动器（ASD）和可编程逻辑控制器（PLC），从而导致它们出现故障。对于工业来说，这将导致增加生产和金钱的损失。因此，补偿电压暂降至关重要。 静态补偿器（STATCOM）和动态电压恢复是当前用于补偿电压跌落两个主要的电力电子器件。动态电压恢复器（DVR）是用于串联和配电馈线电压同步以补偿电压暂降的注入3相电压的电力电子装置。 本文详细介绍了设计和3kVA的动态电压恢复器（DVR）实验室样机的调试。 2 控制策略 DVR的控制策略将使用开环控制算法。将三相电源电压（VsA，VSB和VsC）转换为静止坐标系VSα与VSβ。VSα与VSβ然后用从SPLL得到的角度转换为旋转坐标系的VSD和VSQ [1]，[4]，[5] - [6]。VSD和VSQ是直流值。出现故障时，这些直流值将下降，预下降值和已下降值之间的差将形成一个误差信号。所使用的控制系统的方框图如图1所示。δ-开放注入变压器引入了一个30°相移时，误差也被移30°。这个误差信号再被用空间矢量转换回以形成可调的VSα错误为Vsβ错误，以产生所需要的脉冲，以对逆变器开关进行调制，从而恢复负载电压[6]。空间矢量脉宽调制是针对逆变器开关的，因为它很容易用DSP编程，并充分利用了直流母线电压[5]。 3 仿真结果 使用PSCAD进行了控制算法的仿真。三相均衡电压跌落和电压暴增的模拟结果分别如图2和图3所示。DVR的控制策略设计使用了开环控制算法。 仿真结果清楚地表明，该控制策略设计是能够成功补偿三相均衡下垂。 此外，它也能补偿电压暴增。这清楚地表明，该控制算法是工作所希望的。 4 DSP实现 该程序使用德州仪器eZdspTMSF2812电路板，TMS320F2812A芯片。TMS320F2812是德州仪器的新一代控制器，主频为150MHZ。该装置基于一个32位的DSP核心，闪存性能为150MSPS，在一个6.67ns周期里为32x32bit MAC。这些DSP还特有的在芯片上配备了大量快速闪存，因此代码可以在无需增加昂贵的外部闪存的情况下来执行。该芯片的另一大优势是，该设备中内置有多种控制和通讯外设，真正实现了单芯片设计。 速度和该DSP的特性，使其成为DVR的数字控制实现的最佳选择。在这个项目中，A / D转换和控制算法采用DSP实现，其中包括软件锁相环检测空间矢量脉宽调制的角度和产生。控制算法的流程图如图4所示。 图4 DVR控制算法流程图 5实验装置 DVR实验室样机的电源和负载之间的接线方框图视于图5。框图也说明了该项目的实验测试设置。接入的三相电源电压（415V）供给到电压暂降发生器单元。电压跌落发生器单元的输出端连接到Δ-Y隔离变压器。该DVR通过三个系列注入变压器向系统注入有功和无功功率。注射的有功功率从铅酸电池组中获得。 图5 DVR实验室样机方框图 A DVR样机单