轻型直流输电系统的动态模拟及仿真研究

发布时间：2017-08-27 01:23

  本文关键词：轻型直流输电系统的动态模拟及仿真研究

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【摘要】：轻型直流输电技术作为一种新型输电技术,采用全控型大功率器件和脉宽调制技术,使得轻型直流输电技术具有自身的技术优势。由于轻型直流输电换流器的结构简单、体积小及功能强大,可以有效的弥补传统直流输电无法向无源网络系统供电的缺陷。因此,轻型直流输电技术已逐渐成为电力系统研究的热点。本课题主要研究向无源网络供电的轻型直流输电系统的动态模拟及仿真。本课题根据三相两电平电压源换流器的拓扑结构,研究了轻型直流输电系统的结构、工作原理及功率传输特性,分析了整流换流器的SPWM调制触发原理及逆变换流器的SVPWM调制触发原理。通过系统电压、电流、P和Q的约束条件,建立电压源换流器在dq0坐标系下的动态数学模型,确定轻型直流输电系统的控制策略及选取系统参数。通过分析轻型直流输电系统的基本控制原理,设计了整流侧的定直流电压控制方式及逆变侧的定交流电压控制方式,完成了输电系统的内环电流与外环电压的双闭环控制结构,实现了d轴、q轴电流的独立控制,并利用模糊PID调节校正系统的直流侧电压。利用Matlab/simulink仿真软件,建立向无源网络供电的轻型直流输电系统的仿真模型及SVPWM调制技术的仿真模型,获取系统有功功率、无功功率以及交直流系统的电压、电流仿真结果。仿真结果表明,SVPWM调制方式有效的提高了直流电压的利用率,完成了有功、无功的相互独立控制。
【关键词】：轻型直流输电 电压源换流器 脉宽调制 闭环控制结构 有功无功独立控制
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 课题研究背景和意义7-8
• 1.1.1 研究背景7
• 1.1.2 研究意义7-8
• 1.2 国内外研究动态8-11
• 1.2.1 国外研究动态8-9
• 1.2.2 国内研究动态9-11
• 1.3 目前主要的研究方向11-12
• 1.4 本课题主要工作12-13
• 2 轻型直流输电系统13-27
• 2.1 轻型直流输电系统的结构与原理13-16
• 2.1.1 系统结构13-14
• 2.1.2 轻型直流输电的原理14-16
• 2.2 PWM脉宽调制方式16-24
• 2.2.1 整流侧SPWM调制方式17-19
• 2.2.2 逆变侧SVPWM调制方式19-24
• 2.3 轻型直流输电的动态数学模型24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 轻型直流输电控制系统研究27-41
• 3.1 轻型直流输电控制系统27-32
• 3.1.1 基本控制原理27-29
• 3.1.2 控制系统29-32
• 3.2 内环控制32-33
• 3.3 外环控制33-34
• 3.4 模糊PID调节34-40
• 3.4.1 模糊PID的概述34-35
• 3.4.2 模糊自适应PID控制器的设计35-38
• 3.4.3 MATLAB模糊工具箱38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 向无源网络供电的轻型直流输电系统设计41-49
• 4.1 系统参数的设计41-42
• 4.2 IGBT管的选择42-43
• 4.3 整流与逆变模块43-45
• 4.3.1 整流模块43-44
• 4.3.2 逆变模块44-45
• 4.4 直流输配电系统参数选择45-48
• 4.4.1 电容器参数的选取45-46
• 4.4.2 电抗器参数的选取46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 5 轻型直流输电系统控制仿真研究49-56
• 5.1 SVPWM在Matlab下的模型与仿真49-51
• 5.2 向无源网络供电的轻型直流输电系统仿真模型51-55
• 5.3 本章小结55-56
• 6 总结与展望56-58
• 6.1 本文总结56
• 6.2 展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 附录62

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本文编号：743693