随着经济的快速增长和现代化建设的不断推进,电能因清洁方便、实用高效的特点,成为生产生活中最为广泛应用的能源之一。然而,近年来电力系统规模日益扩大,电力电子技术的大量使用与迅速发展,使得电能质量问题日趋严重。其中,电压跌落已成为最普遍的电能质量问题。另一方面,在高端制造业中敏感负荷的大量应用使得电力用户对电能质量的要求越来越高,尤其对电网电压跌落问题要求更高。动态电压恢复器(DVR)串联在系统与敏感负荷之间,能解决电压跌落、闪变、不对称等多种电能质量问题,成为保证敏感设备正常工作的有效电力设备。然而,电网电压跌落时往往伴随着相角跳变,DVR进行电压跌落补偿的同时还需对相角跳变进行抑制,否则将影响到相位敏感类负荷的正常运行。此外,对于储能型DVR直流侧的能量恢复方式,一般采用额外充电装置,但会相应带来成本增加和体积增大的问题。针对以上问题,本文在DVR稳定运行范围内提出了平滑启停与能量自恢复控制技术以解决相角跳变及储能型DVR的直流侧能量自恢复问题。本文详尽介绍了DVR系统基本原理,并对DVR稳定运行下的输出电压范围进行了详细分析。综合考虑了电网电压跌落深度、负荷波动幅度以及并联变流器带载能力对DVR稳定运行的影响,深入分析其稳定输出边界。通过建立并、串联变流器的等效数学模型,从保持直流侧电压稳定的并联变流器带载能力角度出发,得到了串联变流器的调制比与电网电压幅度、负荷大小、直流侧电压以及变流器电路参数的关系,由此确定了系统定参数下基于直流侧稳定的DVR最大输出能力。考虑到系统电压跌落时往往伴随着相角跳变,以及传统最小能量补偿在电网电压跌落和恢复时刻也会对负载电压造成相角偏移的问题,进而影响敏感负荷的安全运行,本文提出了一种基于最小能量补偿的平滑启停控制策略。该控制策略可以保证DVR有效减少有功功率输出的同时,在电网电压跌落时平滑进入最小能量补偿,而在电网电压恢复时又可平滑退出最小能量补偿,DVR输出电压相角在整个补偿过程中做到平滑过渡,由此可解决负载电压的相角跳变问题。此外,考虑到了DVR稳定运行下输出电压约束时的情形,通过对DVR参考电压的动态调节,使其在补偿的各个时期都不超过DVR输出的极限水平。同时,为了实现储能型DVR直流侧的能量自恢复,本文分析了负载电压和电网电压的相位关系以及系统有功功率的流动情况,提出了基于相角控制的DVR能量自恢复策略。该控制策略可以保证DVR在电网电压正常时进行能量自恢复,从而省去了额外的充电装置,并结合平滑启停控制技术对该控制策略进行优化,以保证负载电压在能量自恢复初期和末期的整个自恢复过程幅值不受影响、相角跳变得到较好地抑制。最后,通过仿真与实验验证了理论分析的正确性与所提控制策略的有效性。