动态电压恢复器的数字仿真实验

一、动态电压恢复器DVR的数字仿真实验动态电压恢复器DynamicVoltageRestorer;DVR是一种基于电力电子技术的串联补偿装置;通常安装在电源与敏感负荷之间;其作用在于：保证电网供电质量;补偿供电电网产生的电压跌落、闪变等;其可在电源和敏感负载之间接入幅值和相位受控的电压;以抑制电源电压扰动对敏感负荷的影响..具体参见教材电力电子学、有源电力滤波器、自动装置原理等..实验预习清楚动态电压恢复器DVR的结构和原理；明确动态电压恢复器的具体控制方式..实验目的了解数字仿真软件中DVR的构成及实现；针对系统电源的电压扰动进行动态补偿仿真；解析DVR控制参数的变化对其补偿性能的影响..实验步骤将仿真示例copy到电脑..进入MATLAB界面;导入并打开模型DVR.slx;梳理DVR.slx模型中的主要元件设备组成;该模型主要包括电源模型Grid、DVR模型涵盖有电力电子元件、控制环节及直流电源、非线性敏感负荷NonLinearLoad；熟悉电源模型Grid的电气设计参数;主要包括电压、频率;不同时间段的幅度变化特点;其分别对应于电压扰动中的凹陷和突增；熟悉DVR模型中饱和变压器、电力电子元件的型式和设计参数;DVRcontrol环节中电压跟踪信号的形成方式;滞环比较器的具体运行特点..熟悉非线性敏感负荷的组成结构及实现形式;掌握其电气参数的设计特点；设置模型配置参数;运行时间为2.5s..图12点击运行DVR.slx算例..实验记录DVR.slx的运行结果;包括：当电源Grid电压的参数变化如下图2所示时;记录动态电压恢复器的补偿效果;包括：电源三相电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压;该数据可从图3中读取;并据此计算分析各电压的TotalHarmonicDistortion;THD..图2图30.4s-0.6s时电源电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压依次为：电源电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压THD依次为：电源电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压依次为：电源电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压THD依次为：1.4-1.6s电源电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压依次为：电源电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压THD依次为：1.6-1.8s电源电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压依次为：电源电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压THD依次为：由上面的仿真可知即使电源电压发生剧烈变化;敏感负荷上电压依旧比较稳定..改变电源Grid电压的参数;重点考虑对上升时间、下跌时间、凹陷幅度、上升抖动、电压相位进行调整;再次记录记录动态电压恢复器的补偿效果;包括：电源三相电压、动态电压恢复器的注入电压、敏感负荷上的三相电压;计算分析各电压的THD..图4修改电源的Grid电压的参数;如下图所示电源三相电压用powergui里的FFTanalysis求THD：敏感负荷上的三相电压用powergui里的FFTanalysis求THD：动态电压恢复器的注入电压用powergui里的FFTanalysis求THD：由上面FFTanalysis的结果可知：THDGridVoltage=0.00%；THDLoadVoltage=3.15%；THDInjectedVoltage=48.98%..改变动态电压恢复器中DC电压的幅度如图4;调整范围：300V~1000V;至少选择五组电压数据例如：300V、400V、500V、700V、900V;记录不同直流电压的情况下;DVR交流侧注入电压的运行特性;计算分析注入电压的THD..改变动态电压恢复器中DC电压的幅度为300VDVR交流侧注入电压的波形如下：用powergui里的FFTanalysis求THD：改变动态电压恢复器中DC电压的幅度为400VDVR交流侧注入电压的波形如下：用powergui里的FFTanalysis求THD：改变动态电压恢复器中DC电压的幅度为500VDVR交流侧注入电压的波形如下：用powergui里的FFTanalysis求THD：改变动态电压恢复器中DC电压的幅度为700VDVR交流侧注入电压的波形如下：用powergui里的FFTanalysis求THD：改变动态电压恢复器中DC电压的幅度为900VDVR交流侧注入电压的波形如下：用powergui里的FFTanalysis求THD：由上可知:DC电压的幅度为300V时;THD=1.09%;DC电压的幅度为400V时;THD=1.20%;DC电压的幅度为500V时;THD=1.38%;DC电压的幅度为700V时;THD=1.56%;DC电压的幅度为900V时;THD=1.79%;改变DCcontrol中滞环比较器的运行参数滞环比较器见如图5所示;参数更改主要针对前两项;至少选择三组参数例如：1、-1；1.5、-1.5；0.8、-0.8;记录不同控制参数的情况下;DVR交流侧注入电压的运行特性;计算分析注入电压的THD..图5图6改变DCcontrol中滞环比较器的运行参数为1、-1时：THDInjectedVoltage=1.56%改变DCcontrol中滞环比较器的运行参数为1.5、-1.5时：THDInjectedVoltage=1.95%改变DCcontrol中滞环比较器的运行参数为0.8、-0.8时：THDInjectedVoltage=1.42%注意;将图粘贴在所交实验报告上以plot作图的形式;而不是截屏;要求图形在各个时间点的变化清晰可见;与实验分析结合能说明问题..为此;可取某变量的部分时间段细节图;而不是整个运行期间的..实验分析DVR的动作响应时间答：由图可知;DVR的动作响应时间为0.002s..DVR安装后是否对THD产生影响答：DVR安装后对THD产生影响;使THD减小..DVR中直流电源电压的作用;其参数设计的特点是答：DVR中直流电源电压的作用是为电力电子器件提供输入电压;从而通过逆变电路;为电网提供串联补偿电压;且补偿电压的值跟踪电网电压的变化进行调整;从而保持电网电压的稳定..由c中实验结果可知;其参数设计的特点是随着DVR中直流电源电压的增加;DVR交流侧注入电压的THD逐渐增大..滞环比较器在DVR控制中的具体作用;其参数设计的差异对控制性能会造成哪些影响答：滞环比较器在DVR控制中的作用是稳定电网电压在期望值附近;具体过程为将标准电压与负载电压进行比较;从而得到电力电子器件的控制信号;从而达到调压的目的;其参数设计的差异会改变THD..动态补偿在t=0.7s时为何会出现电压抖动答：电网电压的变化是一个暂态过程;不能突变;需要一定的过渡过程..进一步思考观察DVR的电压补偿效果;如何进一步抑制补偿中存在的谐波成分答：由实验结果分析可知：DVR中DC的幅值越小;产生的THD越小;补偿效果越好；DVR中滞环比较器的参数取值应适中;过大过小均会使THD增大..因此可以通过选择合适的直流电源电压和滞环比较器参数来减小THD..