基于线性自抗扰的SVG无功振荡抑制研究

发布时间：2017-08-03 07:25

  本文关键词：基于线性自抗扰的SVG无功振荡抑制研究

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【摘要】：本课题以注塑机工作时无功冲击严重而造成公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)电压跌落为研究背景,设计动态性能优越的静止无功发生装置(Static Var Generator,SVG)进行补偿,针对大冲击负载下SVG装置响应不及时造成的无功振荡现象,提出一种新型的线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection control,LADRC)策略,快速跟随PCC点电压变化并抑制可能出现的无功振荡现象,保证SVG在恶劣工况下运行的稳定性。同时抑制同网晶闸管投切滤波器(Thyristor Switch Filter,TSF)的并联谐振。论文主要研究工作如下:首先对SVG无功补偿原理进行分析,确定SVG拓扑结构,研究无功振荡的产生机理,并推导得到无功功率和公共连接点电压之间的关系,建立SVG等效数学模型,对得到的模型强耦合特性进行分析,确定了以电压为指标的d-q轴电压外环电流内环的双闭环控制结构。基于对自抗扰控制技术的研究,得出模型的耦合项以及参数摄动等引起的系统总扰动均可以通过线性自抗扰控制器中的扩张状态观测器直接观测,并进行实时补偿,实现SVG模型中d-q轴的完全解耦控制。在控制器设计过程中,通过极点配置以及线性化方法,有效降低了控制器的复杂程度,易于工程实现。最后利用李雅普诺夫稳定性分析方法对所设计的控制器进行稳定性验证。根据注塑机系统实际工况进行TSF数学建模分析,研究TSF与电网发生谐振的内在机理。为了保证整个系统运行的稳定性,通过控制SVG补偿装置为有源阻尼参数,抑制TSF与电网可能发生的并联谐振。幅频特性分析表明SVG对TSF谐振有很好的抑制作用。在Matlab/Simulink仿真环境下对所设计的装置进行系统仿真验证,采用晶闸管整流的直流电机作为负载模拟注塑机特性,将线性自抗扰控制器与PID的控制效果进行比较。结果表明,基于线性自抗扰控制的SVG装置可以更加快速的补偿无功,稳定PCC点电压,且在面对大冲击负载时,不会造成无功振荡,尤其是SVG与TSF的并联应用,可有效提高系统稳定性及鲁棒性。最后在实验室环境下进行硬件实验,将线性自抗扰控制算法在DSP中实现,同样证明了基于所设计控制策略的SVG装置有效性。
【关键词】：SVG 线性自抗扰控制 无功振荡 电压稳定 并联谐振抑制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761.12
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景及意义9-12
• 1.2 国内外研究现状分析12-16
• 1.2.1 国内外SVG研究现状12-14
• 1.2.2 自抗扰技术研究现状14-15
• 1.2.3 谐振抑制方法研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第2章 SVG工作原理分析及数学建模18-26
• 2.1 SVG系统无功振荡原理分析18-21
• 2.1.1 SVG装置基本结构18-19
• 2.1.2 SVG无功补偿原理及振荡分析19-20
• 2.1.3 SVG控制方法研究20-21
• 2.2 无功振荡与公共连接点电压波动分析21-23
• 2.3 SVG数学模型建立23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 基于线性自抗扰的SVG装置设计26-43
• 3.1 线性自抗扰技术分析26-35
• 3.1.1 自抗扰技术分析26-29
• 3.1.2 线性自抗扰技术研究29-30
• 3.1.3 线性自抗扰控制器稳定性分析30-35
• 3.2 基于线性自抗扰控制的SVG设计与闭环稳定性分析35-39
• 3.3 线性自抗扰控制器仿真验证39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 SVG抑制系统并联谐振机理分析43-52
• 4.1 TSF谐振机理及其危害分析43-48
• 4.1.1 TSF工作原理43-44
• 4.1.2 TSF并联谐振机理分析44-47
• 4.1.3 并联谐振对电力系统的危害47-48
• 4.2 考虑抑制谐振功能的SVG设计48-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第5章 仿真分析与实验验证52-68
• 5.1 基于Matlab的SVG无功振荡抑制仿真验证52-59
• 5.1.1 系统仿真模型的搭建52-54
• 5.1.2 电机稳定运行下SVG补偿无功仿真分析54-56
• 5.1.3 瞬间切除电机SVG抑制无功振荡仿真分析56-57
• 5.1.4 SVG抑制TSF可能的谐振仿真分析57-59
• 5.2 基于DSP的系统实验验证59-67
• 5.2.1 系统软件设计59-60
• 5.2.2 系统硬件平台及驱动电路调试60-63
• 5.2.3 实验结果分析63-67
• 5.3 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-75
• 致谢75

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本文编号：613224