开关电容变换器在DVR中的应用(2)
标准的供电波形应是理想的正弦波形，有固定的频率和幅值，且三相之间互差 。然而从发电到用电间各种环节的非离线因素可能导致施加到负载上的电压幅值、频率、波形偏离标准状态。当电压的三个指标超过既定范围时，就会影响负载的运行和供电网的稳定性，从而出现电能质量不达标的问题。各种电能质量问题的特点如下：
（1）电压不平衡（Voltage unbalance）：指电压幅值出现偏差或者相位出现不对称。用不平衡k来表示电压不平衡的水平。在电力系统中，出现电压不平衡的状况通常是由于各种接地故障导致。
（2）电压跌落（Voltage sag）：指电压降低至标准值的20%~80%，持续一个周期以上。
（3）电压中断（Voltage interruptions）：在线路某相电压低于额定值10%，持续时间大于一分钟。
（4）电压瞬变（Voltage transient）:指在一定时间内电压在两个稳态值之间变化。
（5）过电压（Over-voltages）：指电压为额定值的110%~120%，持续大约一分钟[3]。
（6）欠电压（Under-voltages）：指电压为额定值的80%~90%，持续大约一分钟[3]。
（7）电压波动（Voltage fluctuation）：指电压幅值在额定值的90%~110%之间有规律或者随机变化，也称为电压闪变[3]。
1.1.2 电压跌落的危害与产生原因
实际结果显示，出现次数最多、损失最巨大的问题就是电压跌落问题。电压跌落的危害主要在于对大型用户和电子信息产业的影响。资料显示：美国300多个电能质量检测装置从1993-1995年观测到达92%的电压扰动时间是由于电压跌落，持续时间基本不到2秒；韩国席巴电力公司数据表明：绝大多数电压跌落跌落的幅值在15%以内，持续时间不超过60ms。
在实际电力系统中，输电线路的阻抗不可能为0，因此线路两端的电压降将随线路上电流的增大而增大。当电压降超过一定范围时，将会产生电压跌落。电压跌落最常见的原因有两个：
（1）故障点引起的电压跌落
当供电网运行出现异常时，其线路中电流将随之增大，在电压公共点出现电压跌落，影响电网中的负载正常运行。故障类型决定电压跌落的幅度，继保水平则决定故障持续时间。
（2）感应电动机启动引起的电压跌落
感应电机全电压启动时，电流水平是满符合运行时的9倍左右，如此数值的电流通过线路阻抗会导致电压的瞬间下降。这种跌落的幅值取决于感应电机的特性和短路容量，其跌落的持续时间较长[4]。
1.1.3 电压跌落的抑制方式
常用的方法有：
（1）调节变压器分接头。该装置可以迅速完成调整，但变压器分接头具有其固有调整范围，因此减小电压跌落的效果很有限。
（2）磁谐振变压器。电压补偿效果稳定，最大能在电压跌落至60%时提供稳定补偿，体积较一般的变压器更大，效率能达到60%以上，容量不大，通常在15kVA以下。
（3）静止切换开关STS（Static Transfer Switch）。存在一个备用电源，当发生电压跌落时，STS可以在半个周期内将切除故障电源并投入备用电源，效率接近100%。缺点是成本较高，一般用于要求较高的负荷。
（4）不间断电源UPS（Uninterruptible Power Supply）。当电源发生故障时，由UPS提供续航电压，效率可以达95%左右。UPS应用广泛，但容量有限，经济性较差。
（5）动态电压恢复器DVR（Dynamic Voltage Restorer）。DVR串联在电源与敏感负荷之间，电压跌落时，DVR可以在毫秒级内将电压跌落补偿至正常值[5]。线路将供给负载绝大多数有功功率，因此DVR的成本相比较低，是治理电压跌落问题有效的补偿方法。