H桥级联型SVG控制方法及控制器的研究

发布时间：2017-08-15 13:03

  本文关键词：H桥级联型SVG控制方法及控制器的研究

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【摘要】：近年来,随着电力系统中大量感性负载和冲击性负载的接入,带来了无功、谐波污染、电压跌落、三相不对称等电能质量问题,供电可靠性和电能质量问题也得到了越来越多的关注。级联型静止无功发生器(static var generator,SVG)作为无功补偿领域的最新技术,能够很好地解决以上电能质量问题,具有模块化、易扩展等特点。本文主要针对H桥级联型SVG的电流跟踪控制、直流侧电容电压平衡控制、控制器的设计等问题进行了研究。本文选取△型联接结构作为SVG的主电路结构,阐述了SVG的基本工作原理。然后建立了SVG的数学模型。针对H桥级联型SVG提出一种有限控制集模型预测控制,通过对其控制集的优化,可以有效地降低滚动优化的难度,减小计算量;加入的反馈校正环节能够克服模型失配、环境干扰等因素的影响,改善电流跟踪性能,增强控制策略的鲁棒性,并搭建仿真模型对模型预测控制进行了验证。其次针对直流侧电容电压的平衡控制问题,分别从直流侧电容电压的总体控制、相内平衡控制与相间平衡控制三个方面进行了研究:采用PI调节实现对直流侧电容电压的总体控制;提出一种基于预测排序法的相内直流侧电容电压平衡控制策略,将各H桥功率单元的直流侧电容电压控制在允许波动范围内的同时降低了开关频率;分析了引起相间直流侧电容电压不平衡的原因,正序电压与负序电流、负序电压与正序电流之间相互作用都会引起有功功率的不平衡,针对两种不同工况下的相间不平衡问题提出了零序电流注入法和负序电流注入法,通过仿真模型验证了直流侧电容电压的平衡策略。最后本文设计了H桥级联型SVG的控制器,根据H桥级联型SVG的结构特点,将控制系统分为三级结构,并重点针对主控制器和功率单元控制器进行了设计;构建了基于DSP+FPGA的主控制器,并设计了电路板;通过恰当的选用器件、合理设计电路等措施设计了功率单元控制器,最后搭建了低压和高压SVG试验平台,试验结果验证了设计方案的可行性和正确性。
【关键词】：级联型SVG 模型预测控制 反馈校正 直流侧电压平衡 控制器设计
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 无功补偿装置的应用现状11-13
• 1.3 现有高压大容量SVG主电路拓扑介绍13-17
• 1.3.1 变压器多重化结构13-14
• 1.3.2 钳位式多电平结构14-15
• 1.3.3 模块化多电平结构15-16
• 1.3.4 级联式多电平结构16-17
• 1.4 SVG的控制策略17-19
• 1.5 本文的主要内容19-20
• 第2章 级联型SVG的模型预测控制20-38
• 2.1 SVG的主电路结构20-21
• 2.2 SVG的基本原理21-22
• 2.3 级联型SVG的数学模型22-24
• 2.4 级联型SVG的模型预测控制24-34
• 2.4.1 模型预测控制基本原理24-28
• 2.4.2 控制集的优化与预测模型的构造28-30
• 2.4.3 性能评估函数30-31
• 2.4.4 反馈校正31-33
• 2.4.5 整体控制策略33-34
• 2.5 仿真研究34-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第3章 直流侧电容电压平衡控制策略38-61
• 3.1 直流侧电容电压总体控制38-39
• 3.2 相内直流侧电容电压平衡控制39-44
• 3.2.1 相内直流侧电容电压不平衡原因分析39-40
• 3.2.2 传统相内直流侧电容电压平衡控制策略40
• 3.2.3 基于预测排序法的相内直流侧电容电压平衡控制40-44
• 3.3 相间直流侧电容电压平衡控制44-54
• 3.3.1 相间直流侧电容电压不平衡原因44-47
• 3.3.2 相间直流侧电容电压平衡控制策略47-54
• 3.4 仿真研究54-59
• 3.5 本章小结59-61
• 第4章 级联型SVG控制器的设计61-78
• 4.1 引言61
• 4.2 级联型SVG数字控制系统的结构61-62
• 4.3 主控制器的设计62-71
• 4.3.1 主控制器的接口需求分析62-63
• 4.3.2 数字控制器的选用63-65
• 4.3.3 基于DSP+FPGA的主控制器系统构建65-71
• 4.4 功率单元控制器的设计71-73
• 4.5 实验研究73-77
• 4.6 本章小结77-78
• 总结与展望78-80
• 参考文献80-84
• 附录A （攻读学位期间的研究成果）84-85
• 致谢85

【参考文献】

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本文编号：678286