基于超级电容器储能的直流

DVR 装置的研发

0 引言

随着科学技术的发展和产业规模的扩大，经济体各个部门的用电量在不断增加，越来

越多的用户采用性能好、效率高但对电源特性变化敏感的高科技设备，如：机器人、自动化
生产线、精密数控机床、高精度测量仪器及计算机信息管理系统等。这些系统和设备对电网的
各种干扰十分敏感，任何电能质量问题都可能造成重大的经济损失，带来不良的社会影响。
在用户电能质量问题投诉中，

90%以上涉及电压暂降问题；统计数据和案例反映显示，造

成用电设备异常运行或停电的绝大部分因素也是由电压暂降引起的。因此本文主要研究电压
暂降治理问题，针对具有整流逆变结构的敏感负荷设备，提出了一种利用超级电容器治理
电压暂降问题的新思路。

1 电压暂降

电压暂降是指供电电压在短时间内突然下降的事件。国际电工委员会（

IEC）将电压暂

降定义为电压均方根值下降到额定值的

90%~1%,电气与电子工程师学会（IEEE）则定义为

下降到额定值的

90%~10%,其典型持续时间为 0.5~30 个周波。严重的电压暂降将引发用电设

备停止工作，或造成所生产的产品质量下降，其后果严重程度因用电设备的特性而异。

电压暂降的治理是一项复杂工程，通常通过设置辅助设备使主设备负荷能承受频繁发

生的电压暂降，本文研究的超级电容电压暂降抑制装置即为此类辅助设备。目前国内外研究
的电压暂降治理装置主要有交流系统的动态电压恢复器（

DVR）及不间断电源（UPS）等。

对含直流母线的装置，若加装

UPS 补偿设备，因 UPS 使用寿命短、放电电流小且充电时间

长等特性，系统的性价比较低；如果加装交流系统

DVR 等装置，因系统主电路存在 2 个逆

变电路，不仅降低了系统工作效率，而且还增加了成本。针对具有整流逆变结构的设备，我
们研发了一种基于超级电容储能的直流

DVR 装置，将双向半桥 DC-DC 变换器与超级电容

器结合使用，通过双闭环方式控制超级电容器的充放电，在系统发生电压暂降时，通过支
撑敏感负荷的直流母线电压达到治理电压暂降的目的（图

1）。