配电变压器集成化补偿装置控制系统研究

发布时间：2018-08-27 15:19

【摘要】：随着现代电力电子技术以及控制技术研究的不断深入，越来越多的FACTS装备被投入到了电力系统的实际运行中。STATCOM是FACTS家族的成员之一，是目前应用于电网中的性能最好的无功补偿装置，具有综合补偿能力强、控制性能好、响应速度快等特点。因此，，STATCOM原理和应用成为了当前的一个研究热点，本课题组根据配电网负载率低的特点，提出了与配电变压器集成的静止补偿装置DT-STATCOM，不仅具有很好的补偿性能，而且有效的降低了装置的成本。本文主要针对配电变压器集成化补偿装置控制系统进行了相关的研究。 首先，本文对DT-STATCOM的原理和控制策略进行了研究。分析了DT-STATCOM的技术可行性以及其补偿电流接入方式，然后介绍了STATCOM现有的目标电流检测方法，并根据DT-STATCOM跨越变压器两侧，目标电流检测点与补偿点不一致的特点，对原有的ip-iq算法进行了改进。同时，针对传统滞环电流控制方法输出开关频率不稳定的缺点，将系统电压以及指令电流引入环宽计算环节，采用了一种基于变环宽的滞环电流控制方法。搭建了DT-STATCOM的仿真模型，通过仿真了对两种改进算法的有效性进行了验证。 然后，本文对控制系统的硬件平台进行了选型与设计，根据DT-STATCOM的特点，提出了硬件平台设计的配置需求以及设计原则。为满足控制系统对运算速度以及PWM输出精度的要求，提出了基于DSP+FPGA双处理核心的硬件架构，其中DSP负责STATCOM的主要控制环节，FPGA完成系统的SPWM调制功能。 再完成硬件平台设计的基础上，进行控制系统软件编写和调试。为了提高程序的扩展性和可读性，根据集成化补偿装置的功能需求对程序进行了模块划分，然后，对各个模块的功能要求进行了分析与定义，并根据功能要求对各个模块进行了详细设计。 最后，对控制系统进行了仿真与测试，验证了控制系统硬件和软件设计很好的满足了系统的需求。
[Abstract]:With the development of modern power electronics technology and control technology, more and more FACTS equipments have been put into the actual operation of power system. Statcom is one of the members of FACTS family. It is the best reactive power compensation device used in the power network at present. It has the characteristics of strong comprehensive compensation ability, good control performance and fast response speed. Therefore, the principle and application of Statcom have become a hot research topic. According to the characteristics of low load rate of distribution network, our team puts forward that the static compensation device (DT-STATCOM,) integrated with distribution transformer not only has good compensation performance. And the cost of the device is reduced effectively. This paper mainly focuses on the control system of integrated compensation device for distribution transformer. Firstly, the principle and control strategy of DT-STATCOM are studied. This paper analyzes the technical feasibility of DT-STATCOM and its compensation current access method, then introduces the existing target current detection methods of STATCOM, and according to the characteristics of DT-STATCOM crossing both sides of transformer, the detection point of target current is inconsistent with the compensation point. The original ip-iq algorithm is improved. At the same time, aiming at the disadvantage of the traditional hysteresis current control method, the system voltage and the instruction current are introduced into the loop width calculation, and a hysteresis current control method based on the variable loop width is adopted. The simulation model of DT-STATCOM is built, and the effectiveness of the two improved algorithms is verified by simulation. Then, the hardware platform of the control system is selected and designed. According to the characteristics of DT-STATCOM, the configuration requirements and design principles of the hardware platform design are put forward. In order to meet the requirements of the control system for the operation speed and the output precision of PWM, a hardware architecture based on DSP FPGA dual processing core is proposed, in which DSP is responsible for the main control link of STATCOM and completes the SPWM modulation function of the system. On the basis of the hardware platform design, the software of the control system is written and debugged. In order to improve the expansibility and readability of the program, the modules of the program are divided according to the functional requirements of the integrated compensation device, and then the functional requirements of each module are analyzed and defined. Each module is designed in detail according to the function requirement. Finally, the control system is simulated and tested, and it is verified that the hardware and software design of the control system meets the requirements of the system well.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM421

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本文编号：2207674