SP-DVR动态电压恢复技术在敏感性电力负荷的研究和应用

郑威

（云南三环中化化肥有限公司，云南海口 650113）

SP-DVR动态电压恢复技术在敏感性电力负荷的研究和应用

郑威

（云南三环中化化肥有限公司，云南海口 650113）

电压跌落、瞬时中断问题随电力系统的出现就存在，现在已经成为电能质量问题中对用户影响最大的首要问题。动态电压恢复是目前针对电压质量问题的相对经济、安全可靠的补偿装置。在对DVR的工作原理分析和研究的基础上，结合变频器实际运行情况对电压补偿策略进行了应用分析。

电压跌落；瞬时中断；动态电压恢复

0 引言

DVR是针对电压跌落、瞬时中断等动态电能质量问题的补偿装置。DVR串联于电源和负载之间，在电源电压出现瞬时变化时，它把直流电压转换成相应幅值和相位的动态交流电压并与故障的电网电压叠加，使得负载侧电压保持稳定、完美的波形。

1 电压跌落、瞬时中断问题对各类设备的影响

（1）电力电子设备

电子设备属于典型的敏感元件，电压跌落或骤升时，整流电容不能输出平缓的电压波形或者电容鼓包失效，当电压跌落低于到临界值时，整流电路驱动板就不能工作，负载也就停止。例如在使用变频器调节控制电动机场合，如果电源电压下降到原定额定电压的70%，控制电路自动停止输出相关控制信号，信号停止后，驱动回路、整流回路、逆变回路等将全部停止，电动机将自动制动，停止工作[1]。

（2）交流接触器

如果电压跌落和瞬时中断，原定弹簧的弹力大于线圈对铁芯的吸引力时，接触器就停机，一般情况下，交流接触器在电压低于线圈额定电压的50%，时间超过20 ms的时候线圈就会失去吸力而释放；如果电压低于30%或者更低，交流接触器持续1 s线圈就会释放。

（3）不平衡相序继电器

电压的跌落通常是不对称、不平衡的，当相序电压不平衡度大于4%就会动作停运。

（4）快速响应继电器

快速响应继电器是通过电压脉冲信号作为开关控制信号，电压的瞬时跌落可能会误认为是开关动作控制信号，切除电源使设备停运。

（5）复位电路

复位电路主要起到设备启动时的正确初始化作用，复位电路控制信号通常是电压的脉冲信号。电压跌落后到恢复原幅值的过程中，复位电路可能会把这个电压脉冲信号误认为复位信号，使设备重启复位造成设备停运。

2 SP-DVR工作原理简介

动态电压恢复装置DVR串接在电源和敏感性负荷之间，可将其等效成一个受控电压源，它具有很好的动态性能，DVR能够根据电源侧动态的电压跌落产生响应幅值和相位的等效电压与电源侧电压叠加。DVR能够对电压跌落、谐波、闪变、不对称等多种电压质量问题提供动态补偿，当电压在跌落的瞬间，DVR会在小于2 ms的时间内将负荷侧跌落的电压恢复至正常值[2]。如图1所示。

图1 SP-DVR动态电压恢复装置原理图

3 SP-DVR在精硫泵变频调速的应用

在硫酸化工生产中，固体硫磺经熔化后的熔融液液硫由精硫泵加压经磺枪机械雾化而喷入焚硫炉燃烧，焚硫所需的空气经空气鼓风机加压后送入干燥塔，在干燥塔内与98%的浓硫酸逆向接触，使空气中的水份得到吸收。根据上述工艺分析，硫酸高压精硫泵的作用至关重要，其直接决定了硫酸的连续生产，又精硫泵采用变频控制调节，变频器属于敏感负荷，因此硫酸高压精硫泵采用SP-DVR动态电压恢复技术是非常有必要的。根据图1得知，SP-DVR处于敏感性元件变频器 （ACS510） 和电源侧之间，QF1为系统电源，QF2为备用补偿电源，当电动机采用工频运行时KM3通过二次回路控制吸合，当电动机采用变频运行时KM1、KM2通过二次回路吸合，当SP-DVR处于检修状态时，NJ1、NJ2断开，移除整流、逆变和滤波装置对其进行检修和校验。如图2所示。

图2 SP-DVR动态电压恢复精硫泵主接线原理图

4 SP-DVR检测算法模拟仿真

在Matlab中搭建配电网系统的模型，系统电压为220 V。分别模拟单相电压的电压跌落、瞬时中断和电压骤变三相内容，按照峰值电压法、基波分量法、缺损电压法、小波变换法、状态空间矩阵法的算法，采用相位跟踪进行模拟仿真[3]。

（1）电压跌落

系统电压AC220V在T1时间突然跌落至50%，DVR在T1+ΔT(ΔT≤20 ms)时启动DVR在电压跌落的时间段内补偿系统电压的50%，经检测系统电压和DVR叠加输出的电压矢量为完美的正弦波。如图3所示。

（2）瞬时中断

系统电压AC220V在T1时间瞬时中断，系统电压为0%，DVR在T1+ΔT（ΔT≤20 ms）时启动DVR在电压跌落的时间段内补偿系统电压的100%，经检测系统电压和DVR叠加输出的电压矢量为完美的正弦波。如图4所示。

图3 电压跌落模拟仿真图

图4 瞬时中断模拟仿真图

（3）电压骤降

系统电压AC220V在T1时间骤降，系统电压呈不规则的跌落，DVR在T1+ΔT（ΔT≤20 ms）时启动DVR在电压跌落的时间段内动态补偿系统电压，经检测系统电压和DVR叠加输出的电压矢量为完美的正弦波。如图5所示。

5 SP-DVR性能特点

SP-DVR动态补偿电压宽度在0～1.2Un，可以补偿电压跌落、供电瞬时中断在内的全范围电压失稳事件，可以实现2 ms以内的整机快速响应，整个补偿过程负荷侧电压波形完美，无凸凹现象，可补偿因系统单相故障、相见故障等非堆成故障引起的不平衡电压跌落、瞬时中断事件，SP-DVR装置采用了双控制器热备用、主回路三旁路无缝切换、控制电源四冗余等一系列高可靠的设计方案，在正常工作时一直处于热备用状态，整机消耗＜0.5%额定容量[4]。

6 结束语

SP-DVR动态电压恢复装置作为一种有效的电能质量调节装置，可以有效降低电能质量恶化而造成的生产中断、设备损坏和电力事故等带来的经济损失，尤其是在化工连续生产关键敏感设备的使用上起到了重要的作用。

［1］王同勋，薛禹胜，S.S.CHOI.动态电压恢复器研究综述［J］.电力系统自动化，2007，31（9）：101-107.

［2］于音波，唐立华，傅砚，等.一种动态电压恢复器DVR的仿真模型简介［J］.供用电，2007，24（6）：73-75.

［3］周晖，齐智平，何飚，等.单相DVR快速电压补偿控制的实现［J］.电力系统自动化，2007，31（6）：61-64.

［4］肖小兵，何肖蒙，陈波，等.基于配电网电压跌落的DVR研究［J］.电气开关，2011（3）：23-26.

SP-DVR Dynamic Voltage Restorer Technology Research and Application in Electric Power Load Sensitivity

ZHENG Wei
（Yunnan Three Circles Sinochem Fertilizer Co.，Ltd.，Haikou650113，China）

The voltage drop，with momentary interruption occurs on the power system exists，has now become a problem in the power quality impact on the user maximum priority.Dynamic Voltage Restorer is the relative economic problem for the voltage quality，safe and reliable compensation device.Based on the DVR works on analysis and research，combined with the actual operation of the inverter voltage compensation strategy for the application of the analysis.

voltage drop；momentary interruption；Dynamic Voltage Restorer

TM714.2

A

1009－9492(2014)09－0067－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.09.018

郑 威，男，1984年生，山西忻州人，硕士研究生，工程师。研究领域：电气工程自动化和控制工程设计维护。

(编辑：向 飞)

2014－03－25