低压静止无功发生器的设计与实现

发布时间：2017-07-16 18:35

  本文关键词：低压静止无功发生器的设计与实现

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【摘要】：随着电力电子技术、计算机技术和控制理论的不断突破与应用,许多装置投入到电力系统中,促使电力系统向超高压、远距离、跨区域联网的新阶段发展,对其安全性、稳定性和高效性也提出了更高的要求。无功功率是衡量电能质量的一个重要参数,它直接影响着线路损耗、电压降落等指标。近年来,静止无功发生器(SVG)一直是无功补偿领域的研究热点,并且已经在高压大容量场合中得到了应用。与传统的无功补偿技术相比,SVG具有响应速度快、补偿精度高、调节平滑、运行可靠等特点。目前,面向低压配电系统或具体负载的无功补偿是SVG的一种发展趋向。本文首先概述了无功补偿技术的发展过程,介绍了几种传统的无功补偿技术和SVG技术,对比分析了它们的优缺点。然后详细介绍了SVG的工作原理,根据不同的控制对象,给出了两种不同的等效模型,并推导了基于开关函数法的数学模型,在此基础之上介绍并对比了间接电流控制方法和直接电流控制方法。无功电流检测的准确性和快速性是无功功率补偿的前提,本文介绍了几种常用的检测方法,并选择了一种基于三相电路瞬时功率理论的无功电流检测方法,然后结合电流直接控制方法,给出了本文采用的控制策略。本文给出了低压静止无功发生器的详细设计,以及相应的实验过程。首先,在MATLAB/Simulink平台上搭建了的系统仿真,验证控制策略的可行性。在系统仿真的基础上,设计了各个模块的具体功能,给出了详细电路图,包括：主电路、采样调理模块、IGBT驱动及保护模块、电源模块等。然后,基于TI公司的TMS320F2812控制芯片编写了控制程序,并给出了各个程序的流程图。最后,对对各个硬件模块和程序进行了测试。
【关键词】：无功补偿 静止无功发生器 瞬时无功功率 电流直接控制 TMS320F2812
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761.12
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 无功功率的定义9-11
• 1.1.1 正弦电路无功功率9-10
• 1.1.2 非正弦电路无功功率10-11
• 1.2 无功功率的危害11-12
• 1.3 无功补偿技术12-14
• 1.3.1 FACTS简介12
• 1.3.2 无功补偿技术的发展12-13
• 1.3.3 国内外研究现状13-14
• 1.4 SVG的发展趋势14-15
• 1.5 本文研究的主要内容15-16
• 第2章 SVG的理论基础16-31
• 2.1 SVG的工作原理16-19
• 2.2 控制方法19-21
• 2.2.1 间接电流控制19-21
• 2.2.2 直接电流控制21
• 2.3 SVG的数学模型21-24
• 2.4 无功电流检测方法24-28
• 2.4.1 基于三相电路瞬时无功功率理论的无功电流检测25-28
• 2.5 本文采用的控制方法28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 系统仿真31-40
• 3.1 仿真软件简介31
• 3.2 仿真系统的构建31-32
• 3.3 静态仿真分析32-37
• 3.3.1 阻感性负载32-35
• 3.3.2 阻容性负载35-37
• 3.4 动态仿真分析37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 硬件设计40-54
• 4.1 系统总体结构40-41
• 4.2 主电路的设计41-43
• 4.2.1 三相桥式变流器41-42
• 4.2.2 连接电感的选取42
• 4.2.3 直流侧电容的选取42-43
• 4.3 采样调理模块43-47
• 4.3.1 二阶有源低通滤波器43-44
• 4.3.2 电流采样调理电路44-46
• 4.3.3 直流电压采样调理电路46
• 4.3.4 电压过零检测电路46-47
• 4.4 驱动及其保护模块47-51
• 4.4.1 IGBT驱动电路48-50
• 4.4.2 过流保护自锁功能50-51
• 4.5 控制器51-52
• 4.6 电源模块52-53
• 4.7 负载柜53
• 4.8 本章小结53-54
• 第5章 软件设计54-63
• 5.1 软件开发环境简介及开发平台的搭建54
• 5.2 程序整体结构概述54-55
• 5.3 各软件模块设计55-61
• 5.3.1 主程序模块55-56
• 5.3.2 捕获中断服务程序56
• 5.3.3 AD中断程序56-57
• 5.3.4 Clark(3/2)变换、Park(DQ)变换模块57-58
• 5.3.5 数字PI控制模块58-60
• 5.3.6 SPWM信号生成模块60-61
• 5.4 DSP运算速度与Q格式61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第6章 实验结果和波形63-69
• 6.1 各功能模块实验63-67
• 6.1.1 负载电流检测试验63-64
• 6.1.2 直流侧电压检测实验64-65
• 6.1.3 电网电压过零检测实验65-66
• 6.1.4 单相有源逆变试验66-67
• 6.2 系统实物图67-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王兆安;李民;卓放;;三相电路瞬时无功功率理论的研究[J];电工技术学报;1992年03期

2 黄妤群;;低电压配电系统中SVG的补偿技术研究[J];电气技术;2010年10期

3 刘俊杰;赵钢;李彪;;基于新型电流直接控制策略的SVG仿真研究[J];电网与清洁能源;2011年06期

4 陈勋;;中低压配电静止无功发生器的工作原理及其控制方法研究[J];科技创新导报;2011年23期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 申爱兵;有源电力滤波器谐波电流检测方法与仿真研究[D];华北电力大学（北京）;2006年

2 张开;基于空间电压矢量法的三电平静止无功发生器设计[D];南京理工大学;2007年

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本文编号：550044