(3)

其中：为欠阻尼系统的阶跃响应的超调量，为LC谐振周期的一半。

　　图3 半周期Posicast控制器

　　将半周期Posicase控制器应用到一个欠阻尼系统的阶跃响应如图4所示。从图中可以看出，针对1个欠阻尼系统应用该控制器，可以得到快速、平滑、无明显超调的阶跃响应。在DVR电压前馈及反馈的控制策略中加入半周期Posicase控制器的控制框图如图5所示。

　　图4 半周期Posicast控制器阶跃响应

　　(从上到下依次为：第1部分，第2部分，总的阶跃响应)

图5 半周期Posicast控制器在DVR中的应用

　　(2)谐振抑制滤波器

　　将图5所示的DVR控制框图中的半周期Posicase控制器替换成一个频率特性如图6所示的滤波器也能够对谐振起到有效的抑制作用。可以看出，该环节在50Hz附近增益为1，且无相移。对高频和低频分量衰减很大，因此可有效抑制输出补偿电压的开关频率分量和直流分量。

　　图6 谐振控制环节频率特性

　　设计的谐振控制环节传递函数为：

(4)

　　5 仿真和试验

　　5.1仿真研究

采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对1台基于IGBT的无串联变压器型DVR启动瞬间谐振问题进行仿真研究。仿真条件为：系统电压380V，负荷容量200kVA，负载功率因数0.5～1，开关频率6.4kHz。LC输出滤波器的参数为：滤波电感，滤波电容。采用DVR输出电压前馈及反馈的控制策略。图7～图9为系统在0.15s时B、C相发生接地故障造成系统电压跌落，DVR启动瞬间C相输出的补偿电压和滤波电感电流的波形。控制环节不采用谐振阻尼控制器时(图7)，DVR的输出电压呈现LC谐振频率的振荡波形，滤波电感的电流峰值达到850A。当采用半周期Posicast控制器(图8)和谐振抑制滤波器(图9)时，DVR输出电压的振荡现象得到显著改善，滤波电感的电流峰值减小到500A以内。

　　图7无谐振阻尼控制器DVR输出电压和滤波电感电流波形

　　图8 采用半周期Posicast控制器的DVR输出电压波形和滤波电感电流波形

　　图9采用谐振抑制滤波器的DVR输出电压波形和滤波电感电流波形

　　5.2试验结果

　　在仿真研究的基础上，对一台额定电压380V、额定容量200kVA的三相无串联变压器DVR装置在试验室进行了电压暂降补偿测试。试验条件为：A相系统电压发生了深度为50%的电压暂降，暂降后系统电压为110V，控制策略中采用了谐振阻尼控制器。图10为故障录波装置采集的电压暂降前后系统A相电压波形和负载侧A相电压波形。图11为该台DVR在某现场实际运行过程中捕获的电压暂降补偿波形。从图10和图11可以看出，DVR在4ms内启动补偿输出，并且启动过程中负载侧电压波形平滑，无谐振现象发生。

　　图10实际装置电压暂降补偿试验结果

　　图11现场捕获的电压暂降补偿波形

　　6 结论

　　本文针对无串联变压器型动态电压恢复器启动过程谐振问题，从控制策略方面提出了抑制方法，并开展了仿真和试验研究。仿真和试验结果表明：采用设计的半周期Posicast控制器、谐振抑制滤波器2种类型谐振阻尼控制器能够对DVR启动瞬间起到良好的阻尼作用，可有效抑制谐振并降低谐振现象带来的不利影响。

　　参 考 文 献

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