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一種兼具無功補償功能的電壓暫降治理技術

電子技術應用 11期

陳思超1，黃烈江1，王鵬程1，潘圓君1，梁一橋2，張馳3，李俊斐3

（1.杭州欣美成套電器制造有限公司，浙江杭州 310000；2.浙大城市學院，浙江杭州 310000；3.浙江晟泰電氣有限公司，浙江杭州 310000）

摘要： 針對低壓配電網中存在的電壓暫降和無功功率失衡等混合電能質量問題，提出一種兼具無功補償功能的電壓暫降治理技術。基于靜止無功發生器（SVG）中交直流變流器（AC/DC變流器）與逆變單元的相似性，在動態電壓恢復器（DVR）的基礎設計一種電能質量治理裝置。當電網電壓正常時，裝置實時采樣負載電流，計算負載需要補償的無功，并發出反向電流，實現對電網的無功補償；當電網電壓發生暫降時，裝置中的晶閘管閥會截止，超級電容器的能量通過AC/DC變流器逆變，給負載提供電源。實驗結果表明，該裝置響應迅速，在電壓暫降治理和無功補償功能之間切換時間短，電能質量治理效果好。

關鍵詞： 電壓暫降無功補償 ACDC變流器超級電容器

中圖分類號：TM761
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.233962
引用格式：陳思超，黃烈江，王鵬程，等. 一種兼具無功補償功能的電壓暫降治理技術[J]. 電子技術應用，2023，49(11)：73-77.

A voltage sag mitigation technology with reactive power compensation function

Chen Sichao1，Huang Liejiang1，Wang Pengcheng1，Pan Yuanjun1，Liang Yiqiao2，Zhang Chi3，Li Junfei3

(1.Hangzhou Xinmei Electrical Appliance Manufacturing Co.， Ltd.， Hangzhou 310000， China；2.Hangzhou City University， Hangzhou 310000， China；3.ZheJiang Shingta Electrical Co.，Ltd.， Hangzhou 310000， China)

Abstract： To solve the hybrid electric power quality problems in low-voltage network such as voltage sag and reactive power imbalance, a voltage sag mitigation technology with reactive power compensation function is proposed. As per the similarity of AC/DC converter and inverter unit, in this paper, a power quality control device based on dynamic voltage restorer is studied. When grid voltage is normal, in order to achieve the reactive power compensation function for the power grid system, the device calculates reactive compensation load needs and emits reverse current by takes real-time sampling of load current. When grid voltage sag occurs, the thyristor valve of device will be cut off, the supercapacitors of device acts as a power source and supplies power to the load through AC/DC converter. The experimental results indicate that this device has excellent performance in solving power quality problems, such as rapid dynamic response and short switching time between voltage sag control function and reactive power compensation function.

Key words : voltage sag；reactive power compensation；AC/DC converter；supercapacitor

【引言】

我國每年因電能質量問題造成的經濟損失高達上千億，其中電壓暫降問題造成的經濟損失占比最大。電壓暫降事件主要由雷擊、重負荷啟動等原因造成，且無法避免。近年來，隨著“高精尖”設備的大量使用以及生產領域對產品質量的更加重視，電壓質量的治理需求日益突出。目前，治理電壓暫降問題的常規方法是采用動態電壓恢復器（Dynamic Voltage Restorer, DVR），當電力系統發生電壓暫降時，DVR能在幾毫秒內將用戶側電壓補償到額定值，并能持續額定的補償時間；當系統電壓恢復正常后，交直流變流器（簡稱AC/DC變流器）停止逆變，同時晶閘管閥導通，負載由系統供電，AC/DC變流器給超級電容器充電，以備下次檢測到系統電壓暫降時使用[1]。由于大多數情況下電壓暫降發生的頻率不高，因此DVR設備利用率很低[2]。

無功功率補償問題是大多數工業用戶面臨的老問題。過低的功率因數不僅降低了用電設備的利用率，還增加了設備和線路的損耗[3]。因此，目前絕大部分工業用戶都安裝了無功補償裝置。無功補償裝置中的靜止無功發生器（Static Var Generator, SVG）是該領域的最新技術，具有響應速度快、補償精度高、不受或少受系統參數的影響等優點，近年來已得到廣泛的應用[4]。

本文在動態電壓恢復器DVR和靜止無功發生器SVG的基礎上，利用AC/DC變流器與逆變單元的相似性，提出一種兼具SVG功能的電壓暫降治理技術。該技術將電壓暫降治理和無功補償功能結合在一起，進一步提升裝置的利用率和可靠性，減少配電設備占用空間，降低企業投入成本。

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【作者信息】

陳思超1，黃烈江1，王鵬程1，潘圓君1，梁一橋2，張馳3，李俊斐3

（1.杭州欣美成套電器制造有限公司，浙江杭州 310000；2.浙大城市學院，浙江杭州 310000；3.浙江晟泰電氣有限公司，浙江杭州 310000）

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