题目：动态电压恢复器电压跌落检测与控制策略研究

动态电压恢复器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）是面向敏感负载的串联型动态电能质量调节装置，它相当于一个串联在电网和负载之间的动态受控电压源。当电网发生故障或其他原因引起电压跌落时，DVR可以在短时间内准确补偿电压跌落以保持负载电压稳定。由于DVR具有良好的稳态补偿精度和动态性能，使其成为目前治理动态电压质量问题特别是电压跌落问题最经济、有效的手段。本文在深入了解动态电压恢复器工作原理的基础上，对DVR电压跌落检测方法以及控制策略等问题进行了深入的分析与研究，主要的研究目标和研究内容包括以下几个方面：

（1）详细分析了DVR的主电路结构。针对系统接线方式的特点，考虑DVR的经济性、可靠性以及综合性，确定了适合三相四线制系统的DVR主电路结构，并论述了DVR的工作原理和工作过程。

（2）针对传统电压跌落检测方法存在的局限性和缺点，根据单相电压推导出αβ静止坐标系下的α轴分量，构造出“虚拟”的β轴分量，再通过αβ-dq变换和低通滤波器检测出电压跌落的幅值、持续时间及相位跳变等特征量信息。在对DVR常用的低通滤波器进行研究的基础上，综合考虑检测精度和动态响应时间，将均值滤波器与Butterworth低通滤波器相结合，设计了优化的数字低通滤波器。实验结果表明，该方法满足DVR对检测精度及动态响应速度的要求，且原理和物理意义清晰，在硬件平台上能够方便的实现，适应于工程应用。

（3）提出了将希尔伯特-黄变换应用于电压跌落检测。将电压信号按时间尺度由大到小分解成一系列固有模态函数（Intrinsic Mode Function，IMF），对分解得到的IMF分量进行Hilbert变换，提取电压信号的瞬时幅值、瞬时频率等瞬时参数。针对经验模态分解中的模态混叠问题，提出了一种适用于电压跌落检测的、实用的解决方法。在原信号上叠加一个高频信号，改变原信号的极值分布，将模态混叠限制在第1个IMF中，其余IMF则避免了模态混叠的影响。通过分析Burg算法出现谱峰偏移的原因，提出了一种基于自回归模型谱估计的改进算法来确定暂态震荡等异常信号的频率，为高频信号的参数选取提供了依据。实验结果表明，采用该方法检测电压跌落不仅能取得良好的检测效果，而且还具有较高的实时性。

（4）为了使DVR可以补偿低次谐波电压，克服数字控制对系统性能的影响，提高其电压补偿效果，提出了一种电压外环基波比例谐振（Proportional Resonant，PR）控制和电感电流内环指定次谐波PR控制的双闭环数字控制策略。重点分析了虚拟LC法和阶跃响应不变法对PR控制器的离散化效果，采用了更为直接的数字设计方法，并对离散域下基波PR控制器和指定次谐波PR控制器进行了详细的参数设计，避免了采样、计算延时等对稳态误差和动态响应特性的影响。实验结果表明，DVR能够满足敏感负载对电压质量的要求，数字控制系统也具有良好的动态响应特性。

（5）最后，提出一种基于TMS320F2812数字信号处理器的DVR设计方案，对硬件结构、软件设计等进行了详细的介绍，并开发了实际的DVR装置。将检测、控制及逆变等算法移植到装置中，取得了比较满意的补偿效果。