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儀器儀表：動態(tài)電壓調節(jié)器（DVR）的技術介紹

[2011/3/25]

　　非線性和沖擊性負載的增長導致了許多電能質量問題，例如電壓跌落、閃變、電流諧波、不平衡等。這些問題嚴重影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和敏感性用戶的安全。為了解決這些問題，人們提出并試驗了許多方案，例如針對電流問題的有源濾波器(APF)，針對電壓問題的動態(tài)電壓調節(jié)器(DVR)，針對無功補償?shù)撵o態(tài)無功發(fā)生器(STATCOM)，針對敏感性負荷的不間斷電源(UPS)等。動態(tài)電壓調節(jié)器DVR(Dynamic Voltage Regulator)是一種串聯(lián)型電能質量調節(jié)器，采用基于電力電子器件的PWM逆變器結構，其主電路由以下四個部分組成：基于全控器件的電壓源型逆變器、輸出濾波器、串聯(lián)變壓器和直流儲能單元。

　　DVR相當于一個串聯(lián)在配電系統(tǒng)中動態(tài)受控的電壓源，采用適當?shù)目刂品椒ǹ梢允乖撾妷涸摧敵龅窒娏ο到y(tǒng)擾動對負荷電壓造成的不良影響，如電壓跌落、電壓不平衡及諧波等。當直流側能量通過從系統(tǒng)整流獲得時，在系統(tǒng)側即使發(fā)生單相故障，其它兩相仍可以提供電能來維持DVR的正常運行，補償長期的電壓跌落也成為可能。如果在直流側電容兩端并聯(lián)蓄電池，或采用大容量電容儲能，該裝置還可起到UPS的作用，即在系統(tǒng)側發(fā)生短期故障時可以向負荷提供一定時間的功率。采用合適的拓撲結構，DVR可以綜合地治理配電系統(tǒng)中的動態(tài)電壓質量問題如跌落、浪涌和穩(wěn)態(tài)電壓質量問題如諧波、波動、三相不平衡，是一個多目標的電壓質量綜合治理裝置。

　　1996年8月，西屋公司(Westinghouse Electric Corporation)在Duke電力公司位于南加州安德森的12.47kV變電站安裝了第一臺DVR，用于解決一家自動化紡織廠的供電電壓問題。隨后 ABB公司研制的22KV/4MVA DVR也成功地應用于半導體生產(chǎn)廠的故障電壓恢復。ABB還推出了基于IGCT的DVR。SIEMENS公司也在動態(tài)電壓恢復器的研制上處于先進水平，不僅開發(fā)了用于中等電壓等級的DVR，還開發(fā)了用于大功率負荷的多模塊動態(tài)電壓恢復器以及架空DVR PM(Platform-Mounted DVR)系統(tǒng)。除了上述的動態(tài)電壓恢復器實例，世界上還有很多廠家和研究機構正在研制各自的DVR，如Cutler-Hammer，美國威斯康星大學等。清華大學電機系柔性交流輸配電系統(tǒng)研究所也已經(jīng)獨立研制了一臺10kVA/380V的三相DVR樣機，實驗結果表明該樣機性能優(yōu)越，不僅能有效地解決系統(tǒng)的動態(tài)電壓質量問題，例如電壓跌落、閃變等，還能解決一些穩(wěn)態(tài)的電壓質量問題，如三相電壓不平衡、諧波等。