20世紀80年代以來，電壓暫降已成為電能質量中比較為突出的問題之一，也是造成生產損失比較主要的因素。IEEE將工頻條件下電壓下降到額定值90%~10%的現象定義為電壓暫降，將電壓暫降發生時電壓的均方根值與額定電壓均方根值的比值定義為暫降幅值，將暫降從發生到結束之間的時間定義為持續時間。造成電壓暫降的因素有很多，如電力系統故障、負載的非線性、大型電機的啟停、雷擊等。因此有必要對電壓暫降進行深入的研究。

　　目前電壓暫降發生器（VSG）有基于放大器、基于開關阻抗、基于逆變器和基于調壓器4種類型。基于放大器的VSG主要由工作在線性放大區基金項目：安省教育廳重點科研項目（K2009A144）；安省高等學校省級優秀青年基金項目（2009SQRZ098）研究方向為電力電子技術。

　　的功率器件來實現，具有波形較豐富，動態特性好的特點，但存在造價高、功耗大、功率低等問題；基于開關阻抗形式的VSG結構與控制簡單，便于實現，但能量損耗大，不能實現能量的雙向流動；基于逆變器的VSG能模擬多種電壓故障，如電壓暫降與暫升、諧波、三相不對稱運行等，但由于輸出需要電容濾波，從而影響了其電壓暫降的快速性；基于變壓器與全控型交流電子開關的VSG具有響應速度快、效率高、能量可雙向流動等特點，并能實現任意時刻的電壓暫降與暫升、不規則波形的輸出。

　　2基于自耦調壓器的VSG原理與結構2.1VSG工作原理示出基于自耦調壓器與全控型交流電子開關的VSG原理圖。KIQ各為由一對反向并的串聯快恢復二極管的逆阻式IGBT組成的全控型交流電子開關。串聯快恢復二極管的原因是所選的逆阻式IGBT所能承受的反壓低。中，若自耦調壓器滑動端a在b點以下，當IQ閉合，K2斷開時，輸出電壓u為正常電壓；當Ki斷開，IK2閉合時，為暫降電壓；若滑動端a調到d點，當斷開，K2閉合時，u=0，VSG產生電壓中斷事件；若滑動端a調到b點以上，如圖中c點，此時斷開，IQ閉合，產生電壓暫升事件。還可通過控制Ki，IK2的通斷實現不規則波形的輸出。

　　2.2VSG結構介紹基于自耦調壓器的VSG結構框圖如所示，它主要由5部分組成：①單相自耦調壓器，為VSG提供正常電壓與暫降電壓兩個電壓等級；②全控型交流電子開關，接收驅動信號，按驅動信號的要求通斷，實現功率的輸出；③驅動與保護電路，主要起信號隔離與放大的作用，它接收DSP發出的控制信號，將其隔離放大來驅動全控交流電子開關，并實時監測逆阻式IGBT的導通電壓u，若其大于一定值，則認為逆阻式IGBT發生過流故障，驅動電路會自動封鎖其驅動信號，并將故障信號傳遞給DSP，DSP將從軟件上封鎖驅動脈沖，同時DSP輸出一開關量給繼電器，斷開輸入電壓，從而更好地實現了全控型交流電子開關故障保護；④DSP+信號調理電路，是整個系統的信號處理與控制核心，通過串口接收上位機的控制信號并檢測負載電流的方向信號，確定調用四步換流程序，實現對全控交流電子開關的換流控制；⑤PC機，提供一個可視化的操作環境，可顯示故障信息，發送產生電壓暫降、電壓中斷和不規則波形等控制信息給DSP.輸出電Hi，全控型調壓器交流電子丌又載VSG結構框四步換流策略四步換流策略是矩陣式變換器中提出的對全控型交流電子開關安全的換流方法。處于換流期間的開關管必須滿足：①同一時刻不能有導致輸入端短路的開關組合出現，否則將引起輸入端短路，產生尖峰電流，燒傷器件；②任一時刻每一輸出相的開關管不能全部關斷，若關斷則導致感性負載的電流沒有通路，產生尖峰電壓，甚至擊穿開關管。四步換流策略完全滿足上述兩個換流條件，可以實現可靠的換流。下面以為例，來說明四步換流策略在VSG中的應用以及如何實現安全換流。

　　中，當VSG輸出正常電壓ui時，ui端的兩個逆阻式IGBT都導通，端的兩個逆阻式IGBT都關斷。假設此時負載電流i>0的方向為正方向，VSG產生暫降電壓化。根據四步換流策略，第1步關斷處于導通狀態但不流過電流的IGBT，由于為正方向，因此關斷VSim；第2步打開即將通過電流的IGBT，由于此時為正方向，故應打開VS2n；第3步關斷VSin；第4步打開VS2m.換流時序圖如所示。

　　換流時序圖經過上述過程，VSG輸出的電壓為u2，產生暫降電壓。由換流過程可見，該換流策略不會引起輸入側短路與輸出側開路，并且有50%的概率實現零電流換流，減小開關損耗。

　　4驅動與保護電路全控型交流電子開關驅動與保護一直以來都是研究熱點。而傳統驅動保護電路不能直接應用于全控型交流電子開關控制，這是由于該開關在操作過程中要承受反壓，若直接驅動全控型交流電子開關，就有可能損壞驅動電路與開關管。在此應用如所示解決方法。圖中比較電壓Uf2V，比較器LM311實時檢測集射兩端電壓，一旦ure超過Uinf，則LM311輸出低電平，光耦454輸出高電平，M57962L的1腳檢測到高電平，進而關斷驅動信號，達到保護逆阻式IGBT的作用。

　　5實驗結果根據所給的VSG結構框圖搭建了實驗電路。

　　在該電路中，選擇F2808為控制芯片，1MBH-100逆阻式IGBT組成全控型交流電子開關。實驗中，四步換流每步延時為2，換流完成不到10（上接第87頁）其大小為Z=0.903mH，短路容量為民=325 MVA，在電流峰值時，電壓下降為：由于AU超出了國家標準規定的10kV電網電壓變化7%，因此，有必要對其進行無功功率補償。

　　⑷tt中lUStS立流腳iU流ill丨線（b）iokv時線無功屯流變化山線實驗波形5結論這里通過研究極向場及其供電電源的結構和運行方式，找出計算10 kV母線處無功功率的方a為周期為4周波的電壓暫降與恢復波形，電壓跌落幅度為40%.b，c為兩個不規則波形，其中b在一個周波內換流了2次，c在一個周波內換流了4次。

　　6結論在此將矩陣式變換器中的一些技術應用到電壓暫降發生器中，又為其全控型交流電子開關設計了新型的驅動與保護電路。實驗結果表明，該電壓暫降發生器系統可以模擬多種類型的電壓故障波形。不足之處在于，該電壓暫降發生器系統是基于檢測負載電路方向來實現四步換流的，對小電流準確性判斷存在一定困難。