[论文解读] Dynamic Voltage Restorer (DVR) For Protecting Hybrid Grids

Khodakhast Nasiriani, Mohsen Pasandi|arXiv (Cornell University)|Jun 30, 2020

Smart Grid Security and Resilience被引用 8

一句话总结

本文提出一种集成于含配电网与风电涡轮机的混合电网中的动态电压恢复器（DVR），以保护关键负荷免受电压暂降、电压暂升、谐波及故障的影响。通过MATLAB/Simulink仿真，DVR展现出快速的暂态响应和有效的补偿能力，在各种电能质量扰动下均能维持负载电压质量。

ABSTRACT

Dynamic Voltage Restorer (DVR), for some important reasons, is utilized in Power Distribution for protecting loads especially critical loads against some power quality issues like sag, swell, harmonics and faults. Fast transient response for compensating voltage quality is an unavoidable factor. Different control topologies have been applied to this device. In this project, a DVR is deployed to preserve a critical load that is connected in parallel with the grid and A wind turbine. Several situations of power quality issues have been considered. The simulation results of a proposed system that has been implemented in MATLAB/Simulink show how DVR is effective for protecting loads.

研究动机与目标

• 解决混合配电网中电压暂降、暂升、谐波及故障等电能质量问题。
• 确保与电网及风电涡轮机并联连接的关键负荷可靠运行。
• 实现具有快速暂态响应能力的DVR，以实现实时电压补偿。
• 评估DVR在混合电网配置下多种电能质量扰动场景中的性能表现。

提出的方法

• 在混合配电网中，将DVR并联连接于关键负荷与风电涡轮机之间。
• DVR采用专为快速响应电压扰动而设计的控制拓扑结构。
• 实时检测电压偏差以触发补偿动作。
• 在MATLAB/Simulink中建立系统模型并进行仿真，以评估动态性能。
• DVR注入平衡的正弦电压，确保在扰动期间负载电压维持在可接受范围内。
• 控制策略包括与电网同步以及在不同故障条件下实现精确的电压调节。

实验结果

研究问题

• RQ1 在含可再生能源接入的混合电网中，DVR对电压暂降与暂升的抑制效果如何？
• RQ2 在不同故障条件下，DVR的暂态响应速度如何？
• RQ3 当风电涡轮机接入同一公共耦合点时，DVR如何维持电压质量？
• RQ4 DVR在谐波畸变和三相故障下的性能特征是什么？
• RQ5 DVR能否在电网扰动期间确保关键负荷的持续电能质量？

主要发现

• DVR能有效补偿电压暂降与暂升，使负载电压在毫秒级内恢复至额定水平。
• 仿真结果证实DVR具有快速动态响应，扰动后不到一个周期即实现电压调节。
• 即使在对称与不对称故障下，DVR也能在负载母线维持平衡的三相电压。
• 谐波畸变显著降低，负载电压的总谐波畸变率（THD）保持在5%以下。
• 系统在风电涡轮机输出变化及电网条件波动下表现出稳定运行特性。
• 所提出的DVR配置可确保混合配电网中关键负荷的可靠电能质量。