高压级联型SVG控制方法研究与装置研制

发布时间：2017-10-29 17:25

  本文关键词：高压级联型SVG控制方法研究与装置研制

  更多相关文章： 无功补偿 级联型SVG 控制策略 电压稳定性分析 装置研制

【摘要】：近几十年以来,随着电力电子技术的不断发展,一种基于H桥结构的级联多电平电能质量补偿器以其具有较强的模块化设计、易扩展、优越的输出性能等优点成为了高压无功功率补偿器的研究热点。本文以基于H桥结构的级联型静止无功发生器(static var generation,SVG)作为研究对象,主要工作如下：一、介绍了电力系统无功补偿的背景、目的和意义,针对中高压无功补偿装置种类较多,对比分析了几种常见的无源型补偿装置和有源型补偿装置,表明在35KV及以下电压等级配电网中,基于H桥结构的级联型SVG具有很大的发展前景。二、阐述了级联型SVG的基本工作原理,建立级联型SVG在abc三相静止坐标系和αp坐标系下的数学模型。对双极性和单极倍频载波移相SPWM调制策略进行对比分析和仿真验证,选取单极倍频CPS-SPWM调制作为级联型SVG的调制策略,可以得到更高的等效开关频率和更接近正弦波的电压波形输出。三、针对三相星型SVG的主电路拓扑结构,提出了其整体控制策略。进而分析了级联型SVG对公共连接点电压控制的原理及其实现方法,内环电流跟踪控制采用基于两相正交αβ静止坐标系中的准PR控制策略,电流分量无耦合。对子模块电容电压不平衡进行分析,并设计分层式电压平衡控制,上层采用传统的PI控制,下层通过在电流内环控制输出的调制信号上叠加上一个有功电压矢量来实现子模块电压平衡控制。最后通过仿真验证所述控制方法的有效性和可行性。四、分析了级联型SVG子模块直流侧电压波动的原因及影响因素,指出了直流侧电压二倍频波动的来源。由于二倍频波动的存在,在控制电路直流侧电压采样环节必将引入滤波器。针对采用二阶低通滤波器和二阶带阻滤波器两种不同滤波器作为直流侧电压采样反馈环节,利用连续系统下的劳思—赫尔维茨稳定判据,并结合电压闭环系统的零极点分布图和根轨迹图,分析得出在采用不同滤波器时电压稳定应满足的条件。通过仿真分析验证了所述稳定性条件的有效性和正确性。五、设计一台额定电压为10kV、容量为±2Mvar的三相星型SVG,包括了装置的主电路硬件设计、控制电路硬件和控制系统软件设计三大部分。通过对主电路和控制电路的硬件调试,完成了单相级联SVG装置的基本调试,对已经完成的低压和高压单相级联SVG进行了说明介绍,表明了本章所述硬件电路设计的正确性。本文针对中高压配电网电能质量补偿器展开研究,设计了H桥拓扑的级联型SVG,提出了三相星型SVG的整体控制策略,并对子模块电压稳定性进行了分析。搭建了级联型SVG主电路和控制电路的硬件平台及仿真平台,验证了所提控制策略。
【关键词】：无功补偿 级联型SVG 控制策略 电压稳定性分析 装置研制
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景、目的和意义10-11
• 1.2 无功补偿装置的发展概况11-13
• 1.3 SVG的研究现状13-18
• 1.3.1 SVG拓扑结构的研究现状13-16
• 1.3.2 SVG调制策略的研究现状16-17
• 1.3.3 SVG控制策略的研究现状17-18
• 1.4 论文主要研究内容18-20
• 第2章 级联型SVG原理、建模与调制策略20-30
• 2.1 级联型SVG的基本工作原理20-22
• 2.1.1 级联型SVG等效电路20-21
• 2.1.2 级联H桥工作原理21-22
• 2.2 级联型SVG的主电路结构22-23
• 2.3 级联型SVG的数学建模23-25
• 2.3.1 基于abc坐标系下的数学模型24
• 2.3.2 基于αβ坐标系下的数学模型24-25
• 2.4 级联型SVG的调制策略25-29
• 2.4.1 双极性CPS-SPWM调制原理26-27
• 2.4.2 单极倍频CPS-SPWM调制原理27-28
• 2.4.3 CPS-SPWM仿真28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 三相星型SVG控制策略研究及仿真分析30-43
• 3.1 三相星型SVG的整体控制30-31
• 3.2 三相星型SVG电网电压控制31-33
• 3.3 三相星型SVG电流跟踪控制33-35
• 3.4 三相星型SVG直流侧电容电压控制35-38
• 3.4.1 直流侧电容电压不平衡分析35-36
• 3.4.2 直流侧电容电压平衡控制36-38
• 3.5 三相星型SVG仿真分析38-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 三相星型SVG直流侧电压稳定性分析43-53
• 4.1 三相星型SVG直流侧电压波动及影响因素43-44
• 4.2 三相星型SVG直流侧电压稳定性分析44-50
• 4.2.1 二阶低通滤波器对电压稳定性的影响45-48
• 4.2.2 二阶带阻滤波器对电压稳定性的影响48-50
• 4.3 三相星型SVG直流侧电压稳定性仿真研究50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 级联型SVG装置研制53-74
• 5.1 引言53-54
• 5.2 SVG主电路硬件设计54-56
• 5.2.1 级联H桥单元数的计算54
• 5.2.2 直流侧电容选型54-55
• 5.2.3 连接电抗器选型55
• 5.2.4 功率开关模块的选型55-56
• 5.2.5 驱动器的选型56
• 5.3 控制电路硬件设计56-66
• 5.3.1 DSP+FPGA的主控制器设计57-58
• 5.3.2 信号采样电路设计58-60
• 5.3.3 过零捕获电路设计60-61
• 5.3.4 保护电路设计61-64
• 5.3.5 驱动扩展板硬件设计64-66
• 5.4 级联型SVG控制系统软件设计66-69
• 5.4.1 DSP软件设计66
• 5.4.2 FPGA软件设计66-69
• 5.5 级联型SVG实验研究69-73
• 5.6 本章小结73-74
• 总结和展望74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-81
• 附录A 攻读学位期间获得的研究成果81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨曙杰;;级联型机组线速度调节系统[J];电机与控制应用;2007年03期

2 马春艳;张国荣;王新颖;;级联型H桥多电平变流器在有源电力滤波器中的应用[J];低压电器;2012年23期

3 高志刚;李永东;;混合级联型变换器的新型运行策略[J];电力自动化设备;2011年07期

4 刘丹;;级联型高压变频器控制研究[J];制造业自动化;2010年15期

5 葛俊杰;赵争鸣;;级联型电压自平衡固态变压器[J];清华大学学报(自然科学版);2013年04期

6 丘东元,张波,潘虹;级联型多电平变换器一般构成方式及原则研究[J];电工技术学报;2005年03期

7 李和明;王毅;石新春;朱凌;;混合级联型多电平变频器拓扑结构研究[J];中国电机工程学报;2006年02期

8 江友华;方R，

本文编号：1113969