基于超级电容器储能的直流DVR装置的研发

为三相电压发生暂降，在发生单相以及两相暂降时，直流母线上电压的有效值比三相的更低，因此本文未进行仿真介绍。

6 实验验证

实验设计为发生电压暂降时，未投切和投切抑制装置的情况下直流母线电压的变化作为一组对照验证装置的可行性。超级电容器选用实验室用超级电容模块，它由200个2.7 V/2 700 F双层电容器串联而成；负载采用7.5 kW电炉，实验电路结构如图15所示。

图15 实验电路

通过模拟扰动，使直流母线发生80%电压暂降，电压由510 V下降到200 V（图16）。图17示出在直流母线上并联超级电容电压暂降抑制装置后的直流母线电压波形。

图16 未加抑制装置、直流母线电压暂降80% 时波形。

图17 加抑制装置、电压暂降80% 时的波形。

图18示出发生20%电压暂降（即直流母线由510 V下降到400 V左右）时直流母线电压波形。并联超级电容电压暂降抑制装置后，直流母线电压得到了较好的支撑，其电压波形如图19 所示。

图18 未加抑制装置、电压暂降20% 时的波形。

图19 加抑制装置、电压暂降20% 时的波形。

由以上两组对比实验可以看出，直流母线发生电压暂降时，并入超级电容电压暂降抑制装置后，暂降抑制效果十分明显，波形较为平稳，响应时间为10 ms 左右且无较大波动，证明该装置能有效抑制直流母线的电压暂降。

7 结语

针对具备整流逆变结构的设备（即具有直流母线），本文提出了运用双向半桥DC-DC结构结合超级电容器的方式治理电压暂降问题，研究了其PWM控制方式，结合超级电容器充放电电流特点，提出了充电恒流、放电双闭环的分时控制策略，通过仿真验证了算法的响应速度和抑制精度；结合仿真结果，搭建了实验电路，并对装置的性能进行了验证（未考虑交流负载电压的变化以及双向DC-DC在大功率下的性能）。作为一种基于电力电子技术的电压暂降治理新型装置，超级电容电压暂降抑制装置具有非常广阔的应用前景。