矿用1140V静止无功发生器控制方法的研究

发布时间：2017-04-15 03:15

  本文关键词：矿用1140V静止无功发生器控制方法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着煤矿开采深度的不断加深,井下输电线路不断增长,加之大功率三相异步电机及电力电子设备的应用,使得煤矿供电系统的功率因数不高,负载侧电压偏低、闪变等严重的电能质量问题,导致井下大型采煤设备启动困难,输电线路有功损耗大,影响煤矿企业效率及井下的安全生产。传统矿用的无功补偿方式多是基于集中式投切电容器,集中补偿只是基本平衡了电网与煤矿供电系统主干路之间的无功平衡,为了提高稳定负载侧电压和所在支路的功率因数,本文就矿用1140V的分布式就地补偿的静止无功发生器(SVG)的研究,对于煤矿企业的安全生产,节能降耗有重大意义。本文以矿用1140V电压等级为背景,采用瞬时无功理论ip-iq检测方法,并引入直流侧电压负反馈作为有功分量,达到检测无功指令信号、稳定SVG直流侧电容电压的双重目的。鉴于矿用1140V的系统中频繁启停感性负载,为了提高装置对系统无功变化的快速响应及鲁棒性,采用滞环比较直接电流控制,该策略可以精确地动态补偿系统无功和稳定负载侧电压,具有动态实时性好、抗干扰能力强并且补偿效果好的特点。文中首先分别对SVG的部分软硬件进行设计,主电路包括对变流器交、直流侧的连接电抗、电容参数确定,功率器件IGBT规格选择及其缓冲电路中的各元件参数确定；控制电路涉及控制芯片的选择,及外围的电源、检测、驱动电路的设计。软件部分主要是以流程图的形式对主控制程序、采样子程序、PWM波输出子程序进行初始化设计等。最后通过MATLAB/Simulink平台上面搭建补偿对象为线电压为1140V的三相三线(中性点不接地)静止无功发生器(SVG)仿真模型,仿真实验表明,该系统能够实现对井下电网负载侧无功实时、精确地补偿,并具有一定的稳压能力,验证了该方案的可行性、有效性,达到了预期的目的。
【关键词】：静止无功发生器(SVG) 无功补偿 i_p-i_q法 滞环比较控制 MATLAB/Simulink
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD611;TM761.12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 矿用无功补偿设备14-16
• 1.3 静止无功发生器(SVG)研究现状及趋势16-18
• 1.3.1 国内外的研究现状16-18
• 1.3.2 SVG的发展趋势18
• 1.4 课题研究的主要内容18-20
• 2 静止无功发生器(SVG)的基础理论20-30
• 2.1 无功功率理论与计算20-24
• 2.1.1 无功功率理论20-24
• 2.1.2 三相瞬时无功功率理论24
• 2.2 SVG的基本工作原理24-28
• 2.3 本章小结28-30
• 3 SVG的指令电流检测及控制方法30-44
• 3.1 瞬时无功功率理论30-38
• 3.1.1 α-β坐标系下的无功电流检测32-34
• 3.1.2 i_p-i_q无功电流检测法34-37
• 3.1.3 无功检测控制器的设计37-38
• 3.2 静止无功发生器的控制策略38-43
• 3.2.1 电流的间接控制39-40
• 3.2.2 电流的直接控制40-43
• 3.3 本章小结43-44
• 4 静止无功发生器的软硬件设计44-60
• 4.1 SVG的主电路设计44-49
• 4.1.1 直流侧电容的选择45
• 4.1.2 交流侧电感的选择45-47
• 4.1.3 功率器件(IGBT)的选择47
• 4.1.4 IGBT缓冲电路的设计47-49
• 4.2 SVG控制回路的硬件设计49-55
• 4.2.1 控制芯片的选取49-50
• 4.2.2 电源电路50-52
• 4.2.3 采样电路52-53
• 4.2.4 驱动电路53-55
• 4.3 SVG的软件设计55-57
• 4.3.1 控制系统主程序设计55-56
• 4.3.2 A\D采集信号及处理子程序56-57
• 4.3.3 PWM输出子程序设计57
• 4.4 本章小结57-60
• 5 静止无功发生器模型搭建及仿真60-78
• 5.1 SVG仿真模型的建立61-64
• 5.1.1 井下1140V电网及负载模块61
• 5.1.2 无功指令信号检测61-62
• 5.1.3 PWM信号生成模块62-63
• 5.1.4 VSI逆变模块63
• 5.1.5 SVG系统仿真完整图63-64
• 5.2 SVG的无功补偿仿真分析64-76
• 5.3 本章小结76-78
• 6 总结与展望78-80
• 6.1 总结78
• 6.2 展望78-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 作者简介及读研期间主要科研成果86

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