动态补偿技术是解决电压跌落问题的最终途径。依据采用补偿信号的种类的不同及动态电能质量调节装置的连接方式的不同，动态补偿技术可以分为串联电压补偿和并联电流补偿两种方式。

　　4.1　串联电压补偿串联电压补偿技术是面向负荷的一种补偿方式，其核心是指在供电电压跌落期间，迅速向系统注入幅值、相角和频率都可控的三相电压，与供电电压相串联，来抵消供电电压的跌落成分。依据电压相位的不同，串联电压补偿有三种方式：同相电压补偿、恒相电压补偿和超前相电压补偿。下面本文对这三种电压补偿方式的原理作一阐明。

　　假设系统电压跌落以前，电源端供电电压Vs与馈线末端的负荷电压VL相等。供电电压发生突变，其幅值跌落至VT，并伴随有θ的相位角偏移。

　　在同相串联电压补偿方法中，补偿电压与系统供电电压同相位。在该补偿方式中，θ′＝0，动态补偿装置所需提供的补偿电压的幅值与视在功率最小，但却需提供最大的有功功率。另外，在补偿之初，负荷电压存在θ的相位角突变，将对相位突变敏感的电力用户产生不利影响。

　　在恒相串联电压补偿中，补偿电压等于电压跌落前后供电电压的矢量差，即采用该补偿方法，负荷电压的幅值和相位在补偿前后都不发生变化。但该方法需要提供较大的补偿电压和视在功率，并且若跌落时供电电压的相位偏移角θ足够大，还可能产生无功功率过补偿的现象。

　　超前相电压补偿是通过注入超前供电电压一定角度的补偿电压，以补偿馈线线路感抗压降，从而减小有功电压补偿分量。与前面两种方法相比，在相同的故障条件下，该方法所需提供的有功功率分量最小，故又被称为最小能量注入法。利用该方法，若跌落后供电电压与负荷电流同相位（θ′＝ψ）时，装置所需注入的有功功率PC达到最小值。并且，在UT≥ULcosψ的条件下，若控制补偿电压与负荷电流IL正交，则可无需注入无功功率。但该补偿方法要求注入较大幅值的补偿电压，而且在补偿之初将产生比同相电压补偿方法更大的负荷电压相位突变角，会导致负荷侧的电压波形严重不连续，并可能引起系统振荡。

　　从上述分析可见，三种电压补偿方法各有利弊。为此，有些文献提出了将最小能量注入法与其余两种电压补偿方法相结合的方法，以降低装置的成本并缩小装置的体积。例如，某提出将同相电压补偿法与最小能量注入法相结合的思路，即在补偿之初采用同相电压补偿法，注入和供电电压同相位的补偿电压，持续一段时间后（为毫秒级），再逐步增加补偿电压的相位角，直至达到最小功率补偿点时停止。与同相电压补偿法相比，在同样的电压跌落深度下，该方法可减少向系统注入的能量，但并未解决在补偿之初负荷电压相位角突变的问题。为了克服这一不足，将恒相电压补偿与最小能量补偿相结合的方法，即在补偿之初采用恒相电压补偿法来代替前述方法中的同相电压补偿，从而避免了负荷电压的相位角突变，具有较好的实际应用效果。

　　4.2　并联电流补偿并联电流补偿可用于两种目的，一是消除大容量负荷启动时伴随的电流严重畸变现象对电网的影响，避免公共母线上发生电压跌落现象；二是当电网电压发生跌落或波动时，维持负荷处的电压仍在正常工作水平，避免敏感负荷的正常工作状态受到干扰。前者的实现原理是通过向系统注入与畸变电流分量大小相等、极性相反的补偿电流，来消除负荷电流畸变对电网的不利影响。由于许多文献对其都有详细的介绍，故本文不再赘述。下面本文主要对后一种目的的实现原理进行详细的阐述。

　　假设系统源端供电电压与负荷侧电压分别为VS和VL，系统阻抗为ZS＝RS＋jXS，IS为系统电流，IL为负荷电流。

　　当源端电压发生跌落时，其影响将全部施加到负荷侧，导致负荷侧的电压也必将产生大幅度的下降。

　　可以通过合理的调整补偿电流IC的大小和相位，利用其在系统阻抗上产生的压降来抵消电网电压的跌落或波动成分，维持负荷侧的工作电压仍在正常水平。

　　与串联电压补偿技术相比，并联电流补偿技术并不是一个用于抑制电压跌落对敏感负荷干扰的经济有效的方法，这是因为：在相同的系统电压跌落条件下，串联电压补偿技术只需补偿系统电压跌落的部分，而并联电流补偿技术需要对系统和负荷两侧同时进行补偿，故其向电网注入的能量要远大于采用串联电压补偿技术时注入的能量；并且，由于系统阻抗经常改变，很难定量的确定并联电流补偿技术需要提供的补偿分量。由于上述原因，所以并联电流补偿技术主要用于消除负荷电流畸变对系统的影响，而在需要消除电网电压跌落对负荷的干扰的场合则通常采用串联电压补偿技术。

　　5　动态电能质量调节装置介绍

　　目前已开发出来的用于治理电网供电电压跌落问题的动态电能质量调节装置主要包括不间断电源（UPS）、动态电压恢复器（DVR）、静止同步补偿器（DSTATCOM）和超导储能系统（SMES）。下面本文对这些装置的性能做一个简要的分析。

　　UPS作为敏感负荷的备用电源，可有效的消除系统电压跌落或瞬时供电中断对负荷的干扰。其工作机理是：在系统正常供电时，UPS处于后备工作状态，系统给UPS的储能电路充电；当检测到供电电压发生扰动后，控制系统立刻切断负荷与供电系统之间的联系，UPS转为正常工作状态，负荷由UPS继续供电。UPS装置具有良好的实时性，通常从检测到电能质量扰动信号至实现由UPS给负荷提供电力只需2～4ms（小于1/4个周期）。但是，UPS的容量有限，一般不超过MW级，故对于提高大型敏感型工业用户的供电质量的效果不明显。此外，UPS的造价较高，价格昂贵，这在很大程度上限制了UPS的应用范围。

　　DVR是用来补偿电压跌落、提高下游敏感负荷供电质量的串联补偿装置，其良好的动态性能和成本上的相对优势使它成为目前治理供电电压突降问题的最经济、有效的手段。DVR通常安装在电源与重要负荷的馈电线路之间。在正常供电状态下，DVR处于低损耗备用状态；在供电电压发生突变时，DVR将迅速做出响应，可在几个毫秒内产生一个与电网同步的三相交流电压，该电压与源电网电压相串联，来补偿故障电压与正常电压之差，从而把馈线电压恢复到正常值。DVR是一种面向负荷的补偿装置，其容量通常取决于负荷的容量和要求补偿的范围，由于DVR只需补偿系统电压跌落的缺额部分，故其设计容量远小于采用UPS补偿时的设计容量。目前，某些国际知名公司已有MVA级DVR装置投入运行，它们在保证大型敏感工业用户的电能质量方面取得了显著的成效。DVR的缺陷在于：由于装置内部整流器的影响，DVR必须采用附加的滤波器电路来滤除其输出电压中的谐波分量，这使得其成本和体积有所增加。

　　DSTATCOM是面向系统的补偿装置，它通过向电网的公共耦合点（PCC）注入电流，对负荷电流中的谐波分量进行补偿，从而抑制负荷的高次谐波、不对称、无功及闪变等有害因素对系统的影响，避免因负荷电流畸变引起的系统电压波动或跌落现象。它通常安装在网络和负荷之间，与负荷相并联。DSTATCOM采用并联电流补偿方式，其输出电流可以在很大的电压变化范围内恒定，并且可实现从感性到容性全范围内的连续调节，具有输出感性无功和容性无功的双向调节能力。与DVR不同，DSTAT－COM采用了多重化的设计结构，使得其输出的谐波含量大大降低，因此无需采用额外的滤波器。

　　SMES是一种利用超导磁体的低损耗和高储能密度，通过现代电力电子型变流器与电力系统接口，组成既能储存电能又能释放电能的快速响应器件。典型的SMES从电网吸收最大功率到向电网输送最大功率的转变只需几十毫秒，这使得利用SMES来避免电压突变和瞬时停电对用户的干扰、抑制电网电压的瞬时波动，从而改善配电网的供电质量、提高供电可靠性成为可能。目前，有关这方面的研究正在蓬勃开展，并已经有微小型的SMES在工业用户系统中投入应用。尽管SMES的研制已取得了很大的进展，但它在部件制造、控制策略、特性研究、运行维护和降低成本等方面还存在相当的难度大容量大规模的SMES仍局限于概念设计，这些因素都使得SMES距真正意义上的实用还存在着一段很大的距离。

　　6　结语

　　电压跌落已成为影响现代社会各用电设备正常、安全工作的主要干扰，并且成为威胁配电系统电能质量的一个不可忽视的因素。为避免配电网的供电电压跌落对敏感型电力用户的干扰，采用基于电力电子技术的动态电能质量调节技术成为一个必然的选择。而先进的检测方法和合理的补偿方式的运用将能够使动态电能质量调节技术更加如虎添翼，从而使现有的配电网供电质量提升到一个全新水平，为现代电力工业的发展提供良好的保障。

[1] [2]

　　考试交流区成绩查询交流群（点击加入QQ群可快速加群交流成绩查询相关信息我们会及时在群里通知）：

　　（群：129722917）　

　　温馨提示：有任何报考及考试相关疑问，可添加网校专业老师个人微信号“edu24olxu”咨询。！考生可下载手机APP，随时掌握考试资讯！

扫一扫上面的二维码，添加老师个人微信号，所有课程七折开通

　　1·2023年一级建造师报名时间

　　2·一级建造师报考条件

　　3·一级建造师考试真题

　　4·2022年一级建造师成绩查询时间

　　5·2023年一级建造师考试时间9月9、10日

　　6·一级建造师考试科目