【摘 要】闡述了動態(tài)電壓恢復器的工作原理和電壓補償方法，提出了一種基于小波變換的動態(tài)電壓恢復器的電壓跌落檢測方法，并利用重構技術進行了電壓補償。研究表明基于小波變換的檢測方法實時性好且能補償諧波。動態(tài)電壓恢復器投入系統(tǒng)后電源電壓總畸變率由12.81%下降為1.77%，表明動態(tài)電壓恢復器可對電力系統(tǒng)中的跌落電壓進行較好的補償。

【關鍵詞】小波變換；動態(tài)電壓恢復器；電壓跌落

一、引言

隨著電力電子裝置以及非線性、沖擊性負荷的廣泛應用，對電能質量的影響越來越嚴重，其中電壓跌落、電壓突升和瞬時供電中斷等電能質量問題更為明顯，已經成為影響許多用電設備正常運行的非常嚴重的電能質量問題。而計算機、通信、微電子等許多敏感設備對電能質量的要求更高了。由于計算機控制設備的廣泛使用，動態(tài)電能質量問題越來越被重視。

動態(tài)電壓恢復器（dynamic voltage restorer，DVR）是串聯(lián)型電能質量調節(jié)器，采用PWM逆變器結構，主要用來防止敏感負荷遭受來自電網的電壓擾動尤其是電跌落的沖擊，是解決電壓跌落問題的一種有效手段，同時也能夠補償三相電壓不平衡、諧波等電能質量問題。

二、動態(tài)電壓恢復器的結構和工作原理

動態(tài)電壓恢復器（DVR）主電路主要由四部分組成：直流儲能單元、逆變器單元、濾波器、和串聯(lián)變壓器。

動態(tài)電壓恢復器可以看成是一個串聯(lián)在系統(tǒng)中動態(tài)受控的電壓源，當檢測系統(tǒng)檢測到供電端電壓發(fā)生跌落時，DVR投入到系統(tǒng)中運行。根據(jù)檢測到的電壓跌落的特征量及負荷側電壓的要求，算出所要補償?shù)碾妷海ㄟ^控制逆變器的電力電子器件的通斷使逆變器輸出補償電壓，補償電壓經濾波器濾掉高次諧波之后，經變壓器耦合到系統(tǒng)側，即相當于在系統(tǒng)中疊加了一個補償電壓。補償電壓和供電端的電壓即等于負荷電壓，這樣負荷電壓就就可在供電電壓發(fā)生電壓跌落時恢復到正常電壓。工作原理如圖1所示。

三、小波變換對信號奇異性檢測

擾動信號在發(fā)生時和恢復時的波形中會有一個微小的突變出現(xiàn)， 檢測擾動信號中的突變點最關鍵的是信號的特征量提取，也就是對檢測信號的奇異點進行確定并定位，進而確定信號變化的時間。信號的局部奇異性之所以可用小波變換來分析，是因為信號的突變或暫態(tài)特點可通過小波變換的模極值點在多尺度上統(tǒng)一表現(xiàn).信號在突變的地方通常具有奇異性，擾動信號的奇異性通常又是用小波變換的模局部最大值來描述的.小波變換的模局部最大值又有平移不變的特性，故用小波變換對擾動信號進行分析時，具有很好的時頻局部化特性，用小波變換對局部模極大值進行線性分析后，信號的奇異點即可被檢測出來，也就檢測出了擾動信號的起始和終止時刻。

四、基于小波變換的電壓跌落檢測

用小波變換理論來檢測電能質量日益興起，但很多情況下，由于小波函數(shù)、采樣頻率及分解層數(shù)選取不當，使得檢測結果誤差較大。在實際的供電系統(tǒng)，電壓跌落多由單相接地故障引起，因此用小波變換對信號奇異性的檢測原理，對相電壓為220V電力系統(tǒng)工頻運行時發(fā)生單相接地短路故障的電壓情況進行檢測分析。

（一）系統(tǒng)電壓跌落且不含諧波時的檢測結果

選用的電壓信號幅值為311V，頻率為工頻50HZ，采樣頻率是10KHZ，也就是每個周期采樣200點，負載等效電阻為7.26Ω。信號在0.02s時發(fā)生電壓跌落，跌落幅度為155.5V，持續(xù)到為0.06s時恢復正常。

圖2為基于小波變換對電壓跌落的檢測結果。選db6小波對此信號作5層分解 ，圖中原始信號的低頻系數(shù)為a5，反映了原始信號的概貌；通過小波變換得到的信號的各層高頻系數(shù)分別是d1、d2、d3、d4和d5，反映了信號的細節(jié)變化。由圖可看出，小波變換模極大值在dl和d2中都出現(xiàn)，即在0.02s和0.06s的時刻，根據(jù)對信號奇異性的檢測原理，可說明信號在0.02s和0.06s這兩點有奇異性存在，也即確定了電壓信號突變的起止時刻。

（二）系統(tǒng)電壓含有諧波時的檢測結果

選用的電壓信號幅值為311V，頻率為工頻50HZ，采樣頻率是10KHZ，也就是每個周期采樣200點，負載等效電阻為7.26Ω。信號在0.02s時發(fā)生電壓跌落且含有5次諧波，跌落幅度為155.5V，持續(xù)到為0.06s時恢復正常。

圖3為基于小波變換的檢測結果。選用db6小波對信號作5層分解 ，圖中原始信號的低頻系數(shù)為a5，反映了原始信號的概貌；通過小波變換得到的信號的各層高頻系數(shù)分別是d1、d2、d3、d4和d5，反映了信號的細節(jié)變化。由圖可看出，小波變換模極大值在dl和d2中都出現(xiàn)，即在0.02s和0.06s的時刻，根據(jù)對信號奇異性的檢測原理，可說明信號在0.02s和0.06s這兩點有奇異性存在，也即確定了電壓信號突變的起止時刻。

五、基于小波變換的動態(tài)電壓恢復器系統(tǒng)補償結果分析

將小波變換應用于實際的小功率動態(tài)電壓恢復器，動態(tài)電壓恢復器投入系統(tǒng)前后的試驗結果如圖4所示。補償前電源電電壓總畸變率THD = 12.81%；補償后電源電壓總畸變率THD = 1.77%。

六、結論

基于db6小波分析的動態(tài)電壓恢復器的電壓跌落檢測方法將小波變換用于電力系統(tǒng)的電壓突變檢測，小波函數(shù)的選取和分解層數(shù)對檢測結果有較大的影響。

小功率試驗結果表明基于小波變換的動態(tài)電壓恢復器可有效補償?shù)潆妷?，濾除電網諧波電壓，降低系統(tǒng)電壓總畸變率，減小電網諧波污染。

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