免费论文：数字闭环光学电压互感器动态性能优化

光学电压互感器能有效克服传统式电压互感器的固有缺陷，适应电力系统数字化、智能化和网络化的发展需要，具有广阔的应用前景。随着电力系统向高电压大电流方向发展，国家标准IEC 60044-7对电压互感器的暂态响应和谐波测量能力等动态性能提出了更加严格的要求，但现有光学电压互感器产品还未能完全满足国家标准中动态性能的相关要求。为了推进光学电压互感器的实用化进程，本论文主要针对数字闭环光学电压互感器动态性能的分析与改善开展研究。论文循着理论分析、系统模型、影响因素分析和优化措施的主线，对光学电压互感器动态特性进行了理论研究与实验验证。论文主要开展了以下工作： 一．光学电压互感器系统高频动态模型的建立及实验验证。通过理论推导与频率特性测试的方式建立系统中各内部模块的动态模型。然后从闭环系统的角度出发，对互感器的信号检测方案进行分析，根据各模块中信号的输入输出特性，综合得到互感器系统的高频动态模型和离散传递函数，通过实验测试系统的时域和频域特性来验证模型的正确性。 二．影响互感器动态性能的主要因素分析。对光学电压互感器光路系统和电路系统进行分析，找出限制整个系统带宽理论极限的部分。针对互感器系统中采用的数字闭环信号处理方案，进一步对影响光学电压互感器系统动态性能的影响因素进行分析，得到了闭环系统中存在的非线性、参数不确定性和时滞为影响系统动态性能的主要因素，为控制器的改进提供依据。 三．高动态快响应控制算法研究。基于所建立的光学电压互感器高频动态模型，考虑影响动态性能的主要因素，利用鲁棒控制理论，优化控制器，提出保证系统在反馈相移从-π到-π范围内保持指数稳定性的闭环控制算法设计准则，以提高互感器的控制品质，优化互感器的动态性能。 四．动态性能辅助研究平台设计。为验证理论分析的正确性，针对实测光学电压互感器频域特性和时域特性的需要，基于虚拟仪器技术，设计了动态性能辅助研究平台，用以完成光学电压互感器闭环状态变量的实时提取，实现光学电压互感器的频率特性测试、阶跃响应测试和系统内部模块模型测试，为互感器动态性能研究及验证奠定基础。 五．实验研究光学电压互感器的动态性能。对优化前后的光学电压互感器进行全面的测试。实验内容包括：频率特性测试、阶跃响应测试、非线性抑制效果测试、交流电压跟踪性能测试以及工频交流电压精度实验。

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