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基于DSP的静止无功发生器控制系统研究

发布时间:2018-08-19 10:57
【摘要】:随着我国电力系统建设规模的不断扩大,各种电力设备工作所需要的无功功率也在不断增加,对电力系统的电能质量造成很大的影响。为了提高电网的电能质量,无功补偿是一项重要而有效的措施,也是智能电网建设中一个重要的组成部分。静止无功发生器(SVG)作为一种先进的无功补偿装置,相比于传统的无功补偿装置,SVG能够快速精准地跟踪补偿无功,抑制电压波动以及闪变。本文首先阐述了无功补偿的背景与研究意义,以及无功补偿装置的发展过程,并分析了未来SVG的发展趋势。随后对SVG的基本结构、工作原理及其工作过程进行研究,并且根据瞬时无功功率理论,建立了SVG在dq坐标系下的数学模型。其次,针对SVG的强耦合、非线性等特点,提出了一种新型无电感的电流环前馈解耦控制,电压环滑模变结构控制的双闭环控制策略,并在MATLAB/simulink环境下进行了相关控制策略的仿真与验证。仿真结果表明,采用该新型双闭环控制策略的控制系统能够快速跟踪补偿无功,且不受电感参数变化的影响,对于负载的突变表现出较好的鲁棒性,能够较好地维持网侧在单位功率因数状态下运行,同时直流侧电容电压能够较快地上升并维持在参考电压附近。再次,为实现静止无功发生器SVG对电力系统无功的有效补偿,本文以DSP TMS320F2812为主控芯片,对SVG控制系统的各个功能模块进行了硬件电路的设计,包括信号采集与调理电路、过零检测电路、IGBT驱动放大电路以及驱动保护电路。此外,在CCS环境下进行控制系统各个功能模块的软件设计,包括:系统初始化模块、数据处理模块、PWM触发脉冲产生模块以及液晶显示模块。最后,对本文所设计的硬件电路和软件程序完成控制系统联调实验,验证了所设计的控制系统的可行性,控制效果较好。
[Abstract]:With the expansion of power system construction in our country, the reactive power required by all kinds of power equipment is also increasing, which has a great impact on the power quality of power system. In order to improve the power quality of power grid, reactive power compensation is an important and effective measure, and it is also an important part of smart grid construction. As an advanced reactive power compensation device, static Var Generator (SVG) can quickly and accurately track and compensate reactive power, suppress voltage fluctuation and flicker. In this paper, the background and research significance of reactive power compensation and the development process of reactive power compensator are described, and the development trend of SVG in the future is analyzed. Then, the basic structure, working principle and working process of SVG are studied. According to the theory of instantaneous reactive power, the mathematical model of SVG in dq coordinate system is established. Secondly, in view of the strong coupling and nonlinear characteristics of SVG, a novel current loop feedforward decoupling control without inductance and a voltage loop sliding mode variable structure control are proposed. The simulation and verification of the control strategy are carried out in MATLAB/simulink environment. The simulation results show that the control system with the new double closed loop control strategy can track and compensate reactive power quickly, and is not affected by the change of inductance parameters, so it is robust to the sudden change of load. At the same time, the capacitor voltage of DC side can rise rapidly and maintain near the reference voltage. Thirdly, in order to realize the effective compensation of SVG to power system reactive power, this paper uses DSP TMS320F2812 as the main control chip to design the hardware circuit of each function module of SVG control system, including signal acquisition and conditioning circuit. Zero-crossing detection circuit IGBT drive amplifier circuit and drive protection circuit. In addition, the software of each function module of the control system is designed in CCS environment, including system initialization module, data processing module, PWM trigger pulse generation module and liquid crystal display module. Finally, the hardware circuit and software program designed in this paper are used to complete the experiment of the control system. The feasibility of the designed control system is verified, and the control effect is good.
【学位授予单位】:江苏科技大学
【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:2191458

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