2007年--外文翻譯-- 與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的動態(tài)電壓恢復(fù)器用于控制電壓干擾檢測和實(shí)時數(shù)字電壓控制（譯文）

1、<p>　　中文3430字，2515單詞，11800英文字符</p><p>　　出處：Chung Y H, Kim H J, Kwon G H, et al. Dynamic voltage restorer with neural network controlled voltage disturbance detector and real-time digital voltage control

2、[C]//Power Engineering Society General Meeting, 2007. IEEE. IEEE, 2007: 1-7.</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）外文文獻(xiàn)翻譯</p><p>　　與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的動態(tài)電壓恢復(fù)器用于控制電壓干擾檢測和實(shí)時數(shù)字電壓控制</p><p>　　Y.H. Chung, H.J. Kim, G.H.

3、Kwon, T.B. Park, S.H Kim, K.S. Kim and J.W. Choe</p><p>　　摘要：本文介紹了大功率的DVR（動態(tài)電壓恢復(fù)器）與新的電壓擾動檢測方法以及實(shí)時數(shù)字PWM電壓控制。新的電壓擾動檢測采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變量增量規(guī)則。通過提出的方法，我們可以及時跟蹤在電壓條件嚴(yán)重不平衡情況下的各相位電壓下的峰值。相比傳統(tǒng)的同步參考幀的方法，提出一個通過顯示最小延遲時間確定電壓凹陷或電壓涌

4、浪事件的實(shí)例。</p><p>　　另外采用實(shí)時數(shù)字PWM控制技術(shù)，在逆變器輸出濾波電容的電壓，對濾波電抗器電流和負(fù)載電流進(jìn)行采樣以計算下一個采樣逆變器的PWM命令間隔。采用數(shù)字控制，干擾電壓可以被補(bǔ)償?shù)絽⒖茧妷弘娖降膬蓚€采樣間隔之間。</p><p>　　所推薦的干擾檢測器和電壓補(bǔ)償器被應(yīng)用于為半導(dǎo)體生產(chǎn)廠使用而開發(fā)的大功率DVR（440V/1000kVA）。推薦的DVR控制的性能通過計

5、算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。最終給出了結(jié)論。</p><p>　　關(guān)鍵字：動態(tài)電壓恢復(fù)器；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；實(shí)時數(shù)字控制；電壓減弱/增強(qiáng)</p><p><b>　　1、引言</b></p><p>　　隨著電子設(shè)備的廣泛使用，用電客戶難以容忍短期內(nèi)電壓的驟升和驟降。如今，大部分的電力問題源于電力線路故障，通常是單相接地故障，另一方面是由于同一供電系

6、統(tǒng)饋線。這將導(dǎo)致電壓下降，偶爾會出現(xiàn)一條或多條線路出現(xiàn)零點(diǎn)壓。一個完整的消除線路問題的解決方案是采用UPS（不間斷電源）。然而，由于UPS是電力需求很高的非常昂貴的解決方案，因此我們需要另外一個解決方案。電能的質(zhì)量，類似消費(fèi)產(chǎn)品的質(zhì)量必須要能夠滿足客戶的期望和保持客戶的信心。一個可能的經(jīng)濟(jì)地解決電能質(zhì)量問題的方案是使用DVR（動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器），電壓凹陷可以通過使用能源補(bǔ)償存儲在電容器。DVR可以通過添加在負(fù)載兩端所需電壓和實(shí)際電壓之間的

7、電壓差的大小和形狀將干擾電壓恢復(fù)到原始狀態(tài)。</p><p>　　DVR控制的兩個最重要的部分是如何檢測電壓擾動，如電壓的暫降或電壓的驟升，以及如何盡快的分別進(jìn)行補(bǔ)償。但是大多數(shù)的電壓暫降或驟升是由于單相</p><p>　　接地的故障。這意味著當(dāng)電壓暫降或電壓驟升發(fā)生時典型的電壓波形是嚴(yán)重不平衡的。為了檢測電壓擾動，如果三個平衡輸入電壓dq轉(zhuǎn)換，那么結(jié)果等于與直流值成比例的峰值輸入電壓。

8、然而如果三個電壓是不平衡的，那么dq轉(zhuǎn)換結(jié)果包含交流分量與直流分量。在這種情況下，我們需要一個LPF（低通濾波器）來消除交流分量導(dǎo)致的電壓暫降或驟升的事實(shí)。如果LPF（低通濾波器）用于消除交流波紋，我們則無法避免時間延遲問題導(dǎo)致的電壓擾動。此外，由于暫降的電壓或驟升的電壓通常是不平衡的，我們無法使用傳統(tǒng)的三相逆變器控制技術(shù)。這意味著我們需要一種新的單相逆變器電壓控制技術(shù)來補(bǔ)償嚴(yán)重不平衡的電壓擾動。在本文中我們提出了一種新的利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控

9、制檢測電壓擾動的方法。因?yàn)樵摲椒梢约纯逃嬎愠龈飨嗟姆逯?，所以我們能夠精確地監(jiān)視各相的電壓擾動。所提出的方法顯示了即使在單項(xiàng)輸入電壓條件下最小的時間延遲確定電壓擾動的情況。我們也提出了一個實(shí)時數(shù)字PWM電壓控制在兩個采樣周期間補(bǔ)償。所提出的擾動檢測器和電壓補(bǔ)償器通過了計算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最終，給出了結(jié)論。</p><p><b>　　2.DVR的描述</b></p><

10、p>　　圖 1.顯示了典型的電源電路組成的DVR包括一個晶閘管控制的直流充電器、直流電容器、系列逆變器、LC濾波器、旁路切換開關(guān)和注入系列變壓器。特別是，串聯(lián)注入變壓器應(yīng)該有一個低阻抗減少不必要的電壓降。依據(jù)不同的應(yīng)用，旁路切換開關(guān)（BS）可以被放置到線側(cè)或串聯(lián)變壓器的逆變器一側(cè)。</p><p>　　圖2.顯示了DVR的控制框圖包括PLL（鎖相環(huán)）部分、補(bǔ)償電壓參考計算部分、電壓事件檢測部分和實(shí)時數(shù)字PW

11、M電壓控制部分。鎖相環(huán)部分是跟蹤輸入電壓相位為系統(tǒng)控制產(chǎn)生同相的正弦參考波形。參考電壓部分生成負(fù)載電壓參考，自適應(yīng)地跟蹤輸入電壓，如果輸入電壓范圍內(nèi)的電壓容差范圍。但是參考電壓部分利用相位跟蹤角產(chǎn)生額定電壓參考。其他兩個部分，電壓探測器和實(shí)時數(shù)字控制器，將在以后的章節(jié)中詳細(xì)描述。</p><p>　　圖1、DVR的功率電路</p><p>　　圖2、DVR控制框圖</p>&

12、lt;p>　　圖3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的自適應(yīng)線性組合器</p><p>　　3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的干擾檢測器</p><p>　　如果輸入電壓是 錯誤!未找到引用源。，然后這方程利用三角公示可以表示為（1） </p><p>　　V= 錯誤!未找到引用源。 （1）</p><p>　　從（1）我們可以知道方程包括取決于

13、 錯誤!未找到引用源。的級數(shù)元素和正弦元素，比如 錯誤!未找到引用源。和 錯誤!未找到引用源。。</p><p>　　方程（1）可以通過應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變量增量規(guī)則【7】表示為（2）</p><p>　　Y=WX （2）</p><p>　　其中Y是變量增量規(guī)則得到的估計值。并且W和X

14、可以表示為（3）</p><p>　　W= 錯誤!未找到引用源。</p><p>　　X = 錯誤!未找到引用源。 （3）</p><p>　　圖3顯示了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用變量增量規(guī)則控制自適應(yīng)線性組合器。在這種特殊情況下，它的輸出是它的兩個輸入 錯誤!未找到引用源。和 錯誤!未找到引用源。的線性組合。輸入向量的分向量是由一組系數(shù)加權(quán)的

15、，計算加權(quán)輸入得到一個權(quán)向量的總和，產(chǎn)生一個線性輸出，X可以是內(nèi)部產(chǎn)生Y分量的連續(xù)的模擬值或二進(jìn)制值。權(quán)重是連續(xù)可變的，可以承擔(dān)消極和積極的涵義。在培訓(xùn)過程中，輸入模式和相應(yīng)的預(yù)期響應(yīng)呈現(xiàn)線性組合。一個適合的算法自動調(diào)整權(quán)重，以便輸出響應(yīng)與輸入模式盡可能靠近各自的預(yù)期響應(yīng)。該方程的自適應(yīng)算法可以寫成（4）</p><p>　　錯誤!未找到引用源。 （4）</p><p&

16、gt;　　錯誤!未找到引用源。是實(shí)驗(yàn)速度</p><p>　　如果實(shí)驗(yàn)是成功的，那么權(quán)重因子（W）通過監(jiān)測W成為Y的最大值，我們可以沒有任何時間延遲地獲得輸入電壓峰值。</p><p>　　圖4顯示了仿真結(jié)果所提出的電壓擾動檢測器。圖4中，不平衡的電壓凹陷和凸起被施加于新的電壓擾動檢測器。注意，只有一個相的電壓凹陷和膨脹，其他兩個相電壓正常。在圖4b中當(dāng)采用dq變換技術(shù)時，我們的交流分量和

17、直流分量在同步參考系中。</p><p>　　圖4仿真結(jié)果對同步參考系擾動檢測方法（b，c）和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法（d）</p><p>　　如果用低通濾波器來消除交流分量，那么我們就不可能避免時間延遲帶來的電壓擾動，如圖4c所示。然而，圖4d顯示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法沒有交流分量和時間延遲。</p><p>　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法的另一個優(yōu)點(diǎn)是它可以獨(dú)立地跟蹤各相電壓峰值。如

18、果我們知道，只有一個或兩個相電壓有干擾，那么我們只能控制相應(yīng)的相電壓。另一方面，在獨(dú)立參考系方法中它非常難以獨(dú)立地識別和控制相應(yīng)的階段。</p><p>　　4、實(shí)時數(shù)字電壓控制</p><p>　　圖5顯示了DVR電壓控制框圖，包括LC濾波器。為了控制單相逆變器的輸出電壓，我們可以在 錯誤!未找到引用源。中使用無差拍電壓控制器。但我們改進(jìn)的無差拍控制器不能用內(nèi)部電流控制回路。</p

19、><p>　　在圖5中，如果我們定義狀態(tài)向量x（t），輸入向量u（t）和擾動向量w（t）為（5）和（6），我們可以得到狀態(tài)方程（7）和（8）分別是 錯誤!未找到引用源。為濾波電抗器電流和 錯誤!未找到引用源。為濾波電容電壓。通過給定的采樣時間T，我們可以得到采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)差分方程（9）—（12）</p><p>　　圖5、DVR電壓控制框圖</p><p>　　錯誤!未找

20、到引用源。 （5）</p><p>　　錯誤!未找到引用源。 </p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　錯誤!未找到引用源。

21、 </p><p>　　錯誤!未找到引用源。 （7）</p><p>　　錯誤!未找到引用源。， 錯誤!未找到引用源。， 錯誤!未找到引用源。 （8）</p><p>　　錯誤!未

22、找到引用源。 （9）</p><p>　　錯誤!未找到引用源。 </p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　錯誤!未找到引用源。

23、 </p><p>　　錯誤!未找到引用源。 （11）</p><p>　　錯誤!未找到引用源。 （12）</p><p>　　從（9）可得采樣狀態(tài)差分方程可以寫為（13）和（14）。請注意，我們可以在 錯誤!未

24、找到引用源。時從（14）得到電容器電壓 錯誤!未找到引用源。，結(jié)合 錯誤!未找到引用源。和 錯誤!未找到引用源。，用參考電壓 錯誤!未找到引用源。和 錯誤!未找到引用源。分別代替電容電壓 錯誤!未找到引用源。和 錯誤!未找到引用源。我們可以得到（15）。如果我們對（16）采用 錯誤!未找到引用源。的二階預(yù)測法，最終我們可以獲得（17）。方程（17）表明，所需的PWM命令 錯誤!未找到引用源。在下一個采樣時間 錯誤!未找到引用源。時可以通

25、過利用 錯誤!未找到引用源。時測量變量 錯誤!未找到引用源。， 錯誤!未找到引用源。和 錯誤!未找到引用源。與給定變量 錯誤!未找到引用源。、 錯誤!未找到引用源。、 錯誤!未找到引用源。、 錯誤!未找到引用源。和 錯誤!未找到引用源。計算。</p><p>　　錯誤!未找到引用源。 （13）</p><p>　　錯誤!未找到引用源。

26、 （14）</p><p>　　錯誤!未找到引用源。 </p><p>　　錯誤!未找到引用源。 （15）</p><p>　　錯誤!未找到引用源。 </p><p>　　錯誤!未

27、找到引用源。 （16）</p><p>　　錯誤!未找到引用源。 </p><p>　　錯誤!未找到引用源。 </p><p>　　錯誤!未找到引用源。

28、 （17）</p><p>　　錯誤!未找到引用源。 </p><p><b>　　5、仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果</b></p><p>　　為了利用提出的電壓擾動檢測方法及實(shí)時數(shù)字控制分析DVR的操作特性，用PSIM進(jìn)行計算機(jī)模擬。模擬情況如下：正?！枷荨！蛎洝！＿@是假設(shè)電壓凹陷和電

29、壓膨脹分別持續(xù)50ms的情況。</p><p>　　圖6顯示的實(shí)時數(shù)字電壓控制仿真結(jié)果。在短暫的時間間隔內(nèi)電壓波形是非常好的。仿真中使用的詳細(xì)參數(shù)如表一所示。如圖6所示，濾波電容電壓 錯誤!未找到引用源。可以在幾個采樣間隔內(nèi)很好地跟蹤參考電壓 錯誤!未找到引用源。。</p><p>　　圖7顯示了電壓源、輸入電壓和負(fù)載電壓。在結(jié)果中，我們可以看到，DVR正在良好的運(yùn)行使得在通過電壓擾動檢測

30、故障時負(fù)載電壓可以保持恒定并且補(bǔ)償它。</p><p>　　圖8顯示了真正的DVR系統(tǒng)圖。它是由三部分組成的。在右側(cè)面板中，是輸入變壓器和三個斷路器的所在。在中間三個面板中，有三個單相逆變器，LC濾波器和旁路晶閘管，也有控制電路和HMI（人機(jī)界面）。在左邊的面板中，有儲能直流電容器。</p><p>　　圖9顯示了該凹陷檢測的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在圖9中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的權(quán)重因子（W）能夠很好地跟蹤

31、在凹陷條件下無延遲的輸入電壓的峰值。</p><p>　　圖10顯示了凹陷補(bǔ)償操作的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如圖10所示，我們可以得到當(dāng)凹陷電壓被施加到DVR輸入兩端時的補(bǔ)償負(fù)載電壓。</p><p><b>　　表Ⅰ 仿真參數(shù)</b></p><p>　　圖6.實(shí)時數(shù)字PWM電壓控制仿真結(jié)果</p><p>　　圖7.電壓凹陷補(bǔ)

32、償?shù)姆抡娼Y(jié)果</p><p>　　圖8. 440V/1000kVA DVR圖片</p><p>　　圖9. 凹陷檢測試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　圖10. 凹陷補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p><b>　　6.結(jié)論</b></p><p>　　本文提出了新的利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓事件檢測方法，并應(yīng)用于高

33、功率的DVR。該方法顯示了最小時間延遲確定擾動的實(shí)例。同時，在本文中，得到高速動態(tài)響應(yīng)的實(shí)時數(shù)字電壓控制器被開發(fā)出來。開發(fā)出用PSIM的仿真模型來分析事件檢測器和電壓控制器的性能。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了事件檢測器能夠計算出每個階段的故障水平并且DVR可以根據(jù)實(shí)用程序線性干擾恢復(fù)負(fù)載電壓。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　M.H.J. B

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