基于改进FBD算法三相四桥臂D-STATCOM无源控制的研究
本文关键词: 三相四桥臂D-STATCOM 改进FBD EL模型 无源性控制器(PBC) 出处:《江苏大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:三相四桥臂低压配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)是一种能够综合有效解决三相四线制低压配电网中三相不平衡、谐波电流污染、低功率因数等电能质量问题的有源综合补偿装置。D-STATCOM能够实现理想补偿功能的关键是参考指令电流的检测与输出电流跟踪控制环节。本课题针对传统电流检测算法的实时性、动态性能差的特点,在传统Fryze-Bucholz-Dpenbrock(FBD)功率电流法的基础上进行了改进设计。为改变传统检测过程中由于锁相环(PLL)检测误差与模拟低通滤波器带来的固有延时问题。采用对称分量法提取基准电压的方法避免三相电压畸变或不平衡时给锁相环检测带来误差,并且使用级联一阶惯性滤波器替代了模拟低通滤波器。并通过MATLAB仿真验证了改进FBD算法明显的减小了固有延时现象。针对D-STATCOM非线性、变结构的特点进行了abc静止坐标系下及dq0坐标系下数学建模,在系统欧拉-拉格朗日(EL)模型的基础上详细论证了D-STATCOM的严格无源性,为了加速系统的收敛性使用了能量成形与阻尼注入的方法(ESDI)设计了系统非线性无源控制器(PBC)。同时对比分析了经典比例积分(PI)控制器、改进准比例谐振(PR)控制器与论文采用的无源性理论控制器(PBC)下电流补偿结果。从仿真实验结果分析得出传统PI控制器补偿效果差及PR控制器参数繁多不易整定的缺点,采用PBC非线性控制理论能够快速准确地跟踪参考指令电流,补偿后的三相电流波形理想,三相不平衡度明显减小,控制器参数易于整定,在非线性系统领域值得推广与深入研究,在实际工程应用中值得参考应用。最后搭建了50KVA的三相四桥臂D-STATCOM的硬件实验平台,做了主电路元器件参数选型、各模块硬件电路板的设计以及后期系统软件程序设计。谐波抑制实验研究进行PBC控制器与PI控制器下补偿后的电流结果对比分析,结果表明PBC控制算法能够较好的实现装置的谐波抑制功能。在结尾对论文做了概述性总结并对课题后续研究内容进行了阐述。
[Abstract]:D-STATCOM-based static synchronous compensator for three-phase four-arm low-voltage distribution network is a comprehensive and effective solution to three-phase imbalance and harmonic current pollution in three-phase four-wire low-voltage distribution network. The key to realize the ideal compensation function of the active integrated compensation device. D-STATCOM with low power factor and other power quality problems is the detection of reference instruction current and the tracking control of output current. The real-time performance of the traditional current detection algorithm. Poor dynamic performance. Based on the traditional Fryze-Bucholz-Dpenbrocks-FBD-based power current method, an improved design has been carried out. Detection error and inherent delay caused by analog low-pass filter. The method of extracting reference voltage by symmetrical component method is used to avoid three-phase voltage distortion or unbalance to bring error to phase-locked loop detection. The cascaded first-order inertial filter is used to replace the analog low-pass filter, and the improved FBD algorithm is verified by MATLAB simulation to reduce the inherent delay obviously. Linear. The characteristics of variable structure are modeled in abc stationary coordinate system and dq0 coordinate system. The strict passivity of D-STATCOM is demonstrated in detail on the basis of the Euler-Lagrangian ELL model of the system. In order to accelerate the convergence of the system, the energy forming and damping injection methods are used to design the nonlinear passive controller (PBCU) of the system, and the classical proportional integral (PI) is compared and analyzed. Controller. Improved Quasi-proportional Resonator (PRA) Controller and passive theoretical Controller (PBC). From the analysis of simulation results, it is concluded that the traditional Pi controller has poor compensation effect and the PR controller parameters are various and difficult to adjust. The PBC nonlinear control theory can track the reference command current quickly and accurately. The compensated three-phase current waveform is ideal, the three-phase imbalance is obviously reduced, and the controller parameters are easy to be adjusted. It is worth popularizing and studying in the field of nonlinear system, and is worth reference in practical engineering application. Finally, the hardware experiment platform of 50KVA three-phase four-leg D-STATCOM is built. The parameters of the main circuit are selected. The design of each module hardware circuit board and the later system software program design. The harmonic suppression experiment research carries on the PBC controller and the Pi controller compensates the current result to compare the analysis. The results show that the PBC control algorithm can achieve the harmonic suppression function of the device. At the end of the paper, a summary is made and the following research contents are described.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM761.12
【参考文献】
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,本文编号:1458468
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