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柔性直流输电换流器控制系统仿控一体化研究

发布时间:2018-03-30 06:13

  本文选题:柔性直流输电系统 切入点:电压源换流器 出处:《中原工学院》2015年硕士论文


【摘要】:电压源换流器是柔性直流输电系统的主要组成部分,与传统的直流输电系统相比柔性直流输电是一种新型高压直流输电技术。该换流器可在SPWM技术下进行整流或逆变,且具有关断电流的能力。由于其功能强大,而且体积小,可以简化换流站的结构,又称轻型直流输电。相对于传统的高压直流系统,柔性直流输电有很多优点,例如:采用VSC技术,在孤岛供电、城市配电和分布式能源接入系统中有很强的技术优势,使其控制方式更灵活,系统更稳定。针对换流器的控制系统,本文采用RTW(Real Time Workspace)工具箱将仿真模型转换为实时代码,并将生成的代码下载到以TMS320F2812DSP为控制器的实验平台中对整个系统进行控制,克服了常规仿真与实际控制效果相脱节的缺点,实现了系统的仿控一体化。首先介绍了柔性直流输电系统换流器的原理及控制方式,并以一端换流站为例通过建立其数学模型对其进行了深入分析。这里先将换流器的数学模型进行坐标变换,再对其进行前馈解耦,得出系统的PID控制方程。接着针对系统的硬件电路进行了设计分析,包括硬件主电路和控制电路。主电路中涉及变压器、电抗器和直流电容,控制电路中主要是采集电路、调理电路和驱动电路。最后在MATLAB环境下,建立了系统的传递函数模型,通过对其内环的二阶优化和外环的三阶优化整定了系统控制器的PI参数。在pidtool和sisotool两个工具箱中,进一步优化了系统控制器参数。将这些参数带入到按实际要求搭建完成的仿真系统中,能够使仿真系统稳定。基于以上理论,在实验平台上按照要求设计了硬件系统,搭建的控制程序算法由DSPF2812完成,由此设计,以仿真模型为指导,对实验平台进行调试,得出仿真系统中的PI控制器参数在实际系统中也是可用的,并且实验与仿真系统结果一致,实现了系统的仿控一体化。
[Abstract]:Voltage source converter is the main component of flexible direct current transmission system. Compared with traditional DC transmission system, flexible direct current transmission is a new type of high voltage direct current transmission technology. The converter can be rectified or inverted under SPWM technology. Because of its powerful function and small size, it can simplify the structure of converter station, also called light direct current transmission. Compared with traditional HVDC system, flexible DC transmission has many advantages. For example, VSC technology has strong technical advantages in island power supply, urban distribution and distributed energy access system, which makes the control mode more flexible and the system more stable. In this paper, RTW(Real Time Workspace) toolbox is used to transform the simulation model into real time code, and the generated code is downloaded to the experimental platform with TMS320F2812DSP as the controller to control the whole system, which overcomes the shortcoming of the disconnection between the conventional simulation and the actual control effect. The integration of simulation and control is realized. Firstly, the principle and control mode of converter in flexible DC transmission system are introduced. Taking one end converter station as an example, the mathematical model of the converter is deeply analyzed by establishing its mathematical model. The mathematical model of the converter is firstly transformed into coordinates, and then the feedforward decoupling is carried out. The PID control equation of the system is obtained. Then the hardware circuit of the system is designed and analyzed, including the hardware main circuit and the control circuit. The main circuit involves transformer, reactor and DC capacitance, and the control circuit is mainly the acquisition circuit. Finally, the transfer function model of the system is established under the MATLAB environment. The Pi parameters of the system controller are adjusted by the second-order optimization of the inner loop and the third-order optimization of the outer loop. In the pidtool and sisotool toolboxes, the Pi parameters of the system controller are optimized. The system controller parameters are further optimized. The simulation system can be stabilized by bringing these parameters into the simulation system built according to the actual requirements. Based on the above theory, the hardware system is designed on the experimental platform according to the requirements. The algorithm of the control program is completed by DSPF2812. Under the guidance of the simulation model, the experiment platform is debugged, and the Pi controller parameters in the simulation system are also available in the actual system. The results of the experiment and simulation system are consistent, and the integration of simulation and control of the system is realized.
【学位授予单位】:中原工学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM721.1

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