电动钻机APF型补偿装置的研究与开发

发布时间：2018-06-04 10:21

  本文选题：有源电力滤波器 + 瞬时无功功率　； 参考：《中国石油大学(华东)》2014年硕士论文

【摘要】：电动钻机系统中含有大量的电力电子器件和感性设备,这将造成谐波污染严重、无功需求大等问题。传统的无源滤波器已不能充分满足用户对电能质量的要求,有源电力滤波器对改善钻井系统电能质量卓有成效,同时有助于井队节能减排和提高经济效益。本文介绍了有源电力滤波器的研究历史、现状、趋势,简要分析了有源电力滤波器拓扑结构和工作原理,在深入分析瞬时无功功率理论的基础上,对p-q运算和ip-iq运算进行对比分析,给出了各自的适用条件,确定ip-iq运算为本文谐波电流的检测方案;在仔细比较了滞环比较、三角波比较和空间矢量控制三种控制原理的基础上,以将谐波畸变率降低到最大为目标,分别以这三种电流跟踪控制方案对有源电力滤波器进行SIMULINK仿真,利用虚拟示波器和FFT工具对补偿效果进行分析,分析的结果可以为实验平台的搭建做铺垫。在充分考虑系统容量、器件匹配等因素的基础上,确定了直流侧电容、交流侧电感以及阻感负载等硬件参数,完成了主控制电路、电源电路、A/D采样电路、信号调理电路、驱动电路等硬件电路的设计;本文用C语言编写了控制程序代码,主要包括直流侧电压闭环控制程序、谐波指令计算程序及电流跟踪控制程序,详细地给出了直流侧PI参数及滤波器参数的计算过程,在此基础上将电源、负载、主控板、DSP调试版等各个部分连接成一个系统,搭建成整套基于DSP TMS320F28335的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)全数字化控制实验平台,对此实验平台进行调试。APF仿真和试验结果验证了谐波电流检测方法和电流跟踪控制策略的有效性和合理性,基本实现谐波电流补偿及直流侧稳压控制的功能。
[Abstract]:There are a large number of power electronic devices and inductive devices in the electric drilling rig system, which will lead to serious harmonic pollution and large reactive power demand. The traditional passive filter can not fully meet the requirements of power quality. Active power filter is very effective to improve the power quality of drilling system, and it is also helpful to save energy and reduce emissions and improve economic benefits. In this paper, the history, present situation and trend of active power filter are introduced. The topology structure and working principle of active power filter are analyzed briefly, and the instantaneous reactive power theory is deeply analyzed. The comparison between p-q operation and ip-iq operation is carried out, and their respective applicable conditions are given. The ip-iq operation is determined to be the detection scheme of harmonic current in this paper, and the hysteresis loop comparison is carefully compared. Based on the three control principles of triangle wave comparison and space vector control, aiming at reducing the harmonic distortion to the maximum, the three current tracking control schemes are used to simulate the active power filter by SIMULINK, respectively. The compensation effect is analyzed by using virtual oscilloscope and FFT tools, and the results can pave the way for the construction of experimental platform. On the basis of fully considering the system capacity, device matching and other factors, the hardware parameters such as DC side capacitance, AC side inductance and resistive load are determined. The main control circuit, power supply circuit, A / D sampling circuit and signal conditioning circuit are completed. In this paper, the control program code is written in C language, including DC side voltage closed-loop control program, harmonic command calculation program and current tracking control program. The calculation process of DC side Pi parameters and filter parameters is given in detail. On this basis, the power supply, load, main control board and DSP debug board are connected into a system. A full set of active Power filter (APF) full digital control experimental platform based on DSP TMS320F28335 is built. The simulation and test results of the platform verify the effectiveness and rationality of the harmonic current detection method and the current tracking control strategy, and basically realize the functions of harmonic current compensation and DC side voltage stabilization control.
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM761;TN713.8

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本文编号：1977008