链式SVG控制方法研究与装置研发

发布时间：2017-10-12 15:41

  本文关键词：链式SVG控制方法研究与装置研发

  更多相关文章： 无功补偿 H桥拓扑 链式SVG 控制策略 装置研制

【摘要】：近几十年以来,电力电子技术取得了快速的发展,在电能治理领域,面向低压配电网的电能质量治理装置应用较广,技术也趋成熟。在中高压配电网中,一种基于H桥拓扑的多电平链式结构,以其模块化、易于扩展、输出性能优越等特点成为研究的热点对象。本文以基于H桥拓扑的链式静止无功发生器(static var generation,SVG)作为研究对象,本文主要工作如下:一、介绍了电力系统无功补偿的背景及其意义,针对于中高压、大容量无功补偿装置,对常见的几种无功补偿装置拓扑结构特点及发展状况进行了对比分析,表明在35kV及以下配电网领域,基于H桥拓扑的链式SVG具有极大的应用推广价值。二、对链式SVG的工作原理作了说明,建立了链式SVG在三相静止坐标系、两相正交静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,分别分析了各坐标系下不同的电流耦合特性。对比了多载波调制和多电平SVM调制的特点,其中单极倍频载波移相调制具有良好的消谐性能、倍频等效频率、数字化实现方便等优点,故选作本文的调制策略。三、针对单相链式多电平拓扑在电气化铁路、光伏再生能源发电等单相电路应用场合的特殊性,提出了单相链式SVG系统的整体控制策略,分别对链式SVG的直流侧电压稳定控制、电流跟踪控制和模块间直流侧电压平衡控制进行了设计。改进了传统单相电路逆变器控制策略,所提控制策略具有更好的电流跟踪效果,能实现快速的响应速度及无稳态静差跟踪。所提单相链式SVG控制策略可以直接应用于单相电力网场合也可以作为三相角型链式SVG的分相控制,仿真和实验验证了其可行性和有效性。四、在同样电压等级应用条件下,三相星型链式SVG相对于三相角型链式SVG所需的功率链节单元数较少;同时所研究的单相链式SVG控制方法可直接应用于三相角型链式SVG,故本文研究了基于三相星型链式SVG系统的控制策略。对三相电网电压不对称条件下的相间直流侧电压平衡控制进行了研究,采用零序电压注入法进行相间功率再平衡,给出了零序电压的详细数学推导过程。在两相旋转坐标系,电流分量没有耦合,采用准PR控制器,跟踪性能良好,对所提控制策略进行了仿真验证。五、对额定电压10kV、容量±2MVar的三相星型链式SVG进行了主电路硬件设计,并基于DSP+FPGA双核控制器设计了SVG控制系统。完成了单相链式SVG的基本调试工作,验证了所设计的硬件电路的可靠性和有效性,试验结果也验证了本文所提的单相链式SVG控制策略的正确性和有效性。本文对中高压、大容量电能质量治理装置展开研究,基于H桥拓扑的链式SVG,提出了针对不同应用场合的单相链式SVG和三相星型链式SVG系统控制策略,搭建了链式SVG主电路及控制电路硬件平台及仿真平台,对所提控制策略进行了验证。本文工作可为链式多电平变换器控制方法研究和装置研制提供参考。
【关键词】：无功补偿 H桥拓扑 链式SVG 控制策略 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】：2015
【分类号】：TM761.12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 无功功率研究背景及意义10-11
• 1.2 无功补偿装置分类及特点比较11-13
• 1.3 链式SVG拓扑介绍及研究现状13-17
• 1.4 论文主要研究内容17-19
• 第2章 链式SVG原理、建模与调制方法19-29
• 2.1 链式SVG工作原理19-21
• 2.2 链式SVG数学建模21-23
• 2.2.1 abc坐标系下的数学模型21
• 2.2.2 αβ 坐标系下的数学模型21-22
• 2.2.3 dq坐标系下的数学模型22-23
• 2.3 多电平调制技术23-28
• 2.3.1 多载波PWM技术24-25
• 2.3.2 多电平SVM技术25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 单相链式SVG控制策略研究29-40
• 3.1 单相链式SVG整体控制策略29-30
• 3.2 单相链式SVG直流侧电压控制30-31
• 3.3 单相无功电流检测31-34
• 3.4 单相电流改进控制34-36
• 3.5 仿真研究36-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第4章 三相星型链式SVG控制策略研究40-54
• 4.1 三相星型链式SVG整体控制40-41
• 4.2 三相星型链式SVG直流侧电压控制41-45
• 4.2.1 相内直流侧电压平衡控制42
• 4.2.2 相间直流侧电压平衡控制42-45
• 4.3 三相电路无功电流检测45-47
• 4.4 三相星型链式SVG电流跟踪控制47-50
• 4.5 仿真研究50-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 链式SVG装置研发54-67
• 5.1 主电路硬件设计54-56
• 5.1.1 连接电抗器选型54
• 5.1.2 功率单元模块设计54-56
• 5.2 控制系统硬件设计56-63
• 5.2.1 驱动扩展板设计56-58
• 5.2.2 主控制电路板设计58-63
• 5.3 链式SVG试验63-66
• 5.4 本章小结66-67
• 总结和展望67-69
• 参考文献69-73
• 附录 攻读学位期间获得的研究成果73-74
• 致谢74

【参考文献】

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本文编号：1019575