快速响应磁控电抗器无功补偿系统研究

发布时间：2017-12-12 20:33

  本文关键词：快速响应磁控电抗器无功补偿系统研究

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【摘要】：随着国民经济水平的飞速发展和电力需求的快速增长,努力提高供电水平,为用户提供安全、可靠、优质的电力已经成为一项非常重要的工作。异步电动机等传统感性负荷和现代电力电子装置大量应用,消耗系统无功,降低功率因数,也带了电压剧烈波动和高次谐波污染等问题。传统无功补偿技术已经无法满足要求,新型无功补偿技术的研究迫在眉睫。磁控电抗器具有结构可靠、有功损耗低、谐波含量小、容量可以随着电网传输功率平滑调节等优点,在无功补偿领域具有广阔的发展前景。但是由于磁控电抗器自身结构的特点,其响应时间在200毫秒到300毫秒之间,响应时间过慢会降低电网稳定性,增加系统振荡发生的概率,因此对现有磁控电抗器进行改造,研究提升响应速度的方法具有非常现实的意义。本文首先介绍课题背景和研究意义,简要分析各种无功补偿技术的优缺点,阐述了无功补偿的基本原理和三种确定补偿容量的方法。接着分析磁控电抗器的本体结构和工作原理,建立了相应的数学模型和等效电路。在等效电路的基础上得到了磁控电抗器的伏安特性、控制特性和响应特性表达式。磁控电抗器的响应时间相对于其他无功补偿装置来说比较慢,响应时间太慢会降低电网稳定性,增加系统振荡发生的概率,为此论文对比了三种提高磁控电抗器响应速度方法的优缺点,比较结果表明电容快速放电的方式最为有效。根据上述结论设计了以升压斩波电路为核心的快速响应励磁结构并对其工作原理进行了分析。在此基础上利用MATLAB/Simulink软件建立了常规磁控电抗器和快速响应磁控电抗器的模型并进行了仿真验证,仿真结果证明了本文采用的快速响应磁控电抗器在原理上是可行的。以上工作为无功补偿控制系统的软硬件研发和样机实验提供了扎实的理论基础。本文开发了一套以TMS320F2812为核心的快速响应MCR无功补偿控制系统,详细介绍了其硬件构成、关键算法和软件流程。其中硬件部分包括主控板的设计、显示板的设计、同步信号电路的设计和采样调理电路的设计和晶闸管、IGBT驱动电路的设计。关键算法包括快速傅里叶算法的原理,有理插值法计算触发角和基于快速响应MCR的无功补偿开环控制策略。软件部分包括主程序流程、同步信号模块流程、采样模块流程和快速响应模块流程等。触发角和基于快速响应MCR的无功补偿开环控制策略。软件部分包括主程序流程、同步信号模块流程、采样模块流程和快速响应模块流程等。最后制作了一套380V、25kVA磁控电抗器样机,设计了快速励磁电路和快速去磁回路,进行了样机测试和无功补偿模拟实验。样机测试中得到了磁控电抗器的伏安特性、控制特性和响应特性,测试结果表明快速响应MCR响应时间在一个半周波以内。无功补偿模拟实验表明整套快速响应MCR无功补偿系统响应迅速,控制精确,性能符合设计预期。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM47

【参考文献】

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1 吕飞孔,白雪松,何宇,任强,叶青,李雪峰;并联电容器的谐波放大及对策[J];黑龙江电力;2003年01期

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本文编号：1283882