智能低压SVG型无功补偿控制器的研究

发布时间：2017-10-04 09:13

  本文关键词：智能低压SVG型无功补偿控制器的研究

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【摘要】：无功补偿是电力系统的一个重要的研究课题,目前我国的电力系统的规模日益扩大,各种电气设备工作所需要的无功功率也在不断增加,而且无功功率在电网中的分布也越来越复杂、不合理,对电力系统的规划和运行造成很大的影响。而传统的无功补偿装置技术较为落后,已经无法满足电力系统补偿的要求,因此根据我国的无功补偿的实际现状,本文对无功补偿技术进行深入的研究,设计一套智能型SVG无功补偿装置。本文首先阐述无功补偿的意义以及当前电力系统无功解决方案,分析了静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)的基本原理和功能模式,在此基础上建立了数学模型并重点研究SVG无功补偿控制策略;针对380V电压等级,提出了额定容量为100kvar无功补偿装置的设计方案,并从硬件和软件两方面进行了装置的研制,使之可以实现从感性无功100kvar到容性无功100kvar双向的连续平滑调节。在硬件设计方面,本次研发采用TI公司生产的高性能低功耗的32位定点DSP(Digital Signal Processor)芯片TMS320F2812作为主控制器,整个硬件系统主要由主电路、DSP控制器、检测电路、驱动电路等组成,并对电路中各个元器件进行了参数计算与选型,最终完成了整个硬件电路的设计与调试。在软件设计方面,采用基于C语言的CCS3.3软件开发平台进行编程,完成DSP实现无功补偿的软件程序设计,包括对电网参数信号进行数据采集、处理工作,以及无功功率计算程序和SPWM波的产生程序。本次设计的创新点是将频率跟踪技术应用到SVG装置中。最后对整个SVG装置各个功能模块进行了在线调试以及带负载实验,通过对实验结果分析,能够实现自动采样计算、无功自动补偿、故障保护、数据存储等功能,验证了整个装置的合理性。
【关键词】：无功补偿 静止无功发生器 数字信号处理器 频率跟踪 电流直接控制
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM714.3
【目录】：

• 摘要6-7
• abstract7-11
• 符号和缩略词说明11-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 研究背景与意义12-13
• 1.2 当前电力系统的概况13-21
• 1.2.1 需要更加稳定高效的无功补偿方案13-15
• 1.2.2 电力系统电能质量解决方案15-17
• 1.2.3 电能质量改善的价值体现17-20
• 1.2.4 电能质量综合改善标准20-21
• 1.3 本文的主要研究内容21-23
• 第二章 SVG的基本原理和控制方式23-37
• 2.1 SVG基本原理与功能模式23-26
• 2.1.1 SVG工作原理分析23-24
• 2.1.2 SVG无功补偿功能实现模式24-25
• 2.1.3 SVG谐波治理功能实现模式25-26
• 2.2 SVG数学模型的建立26-28
• 2.3 SVG控制策略分析与研究28-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 SVG硬件系统设计37-59
• 3.1 SVG系统总体结构37-40
• 3.1.1 SVG系统各个子模块功能38
• 3.1.2 SVG系统的技术指标及设计要求38-39
• 3.1.3 主控制器选用39-40
• 3.2 SVG主电路设计40-45
• 3.2.1 功率器件的选取41
• 3.2.2 整流电路的计算41-42
• 3.2.3 直流侧电容选择与设计42-43
• 3.2.4 交流侧电抗器的确定43-44
• 3.2.5 浪涌吸收电路44-45
• 3.3 信号调理电路45-54
• 3.4 SVG控制电路的设计54
• 3.5 驱动及保护电路设计54-56
• 3.6 辅助电源设计56-57
• 3.7 DSP最小系统及外围电路设计57-58
• 3.8 本章小结58-59
• 第四章 SVG软件系统设计59-84
• 4.1 软件设计的总体框架59
• 4.2 初始化模块59-63
• 4.3 模数转换ADC模块63-65
• 4.4 数据处理模块65-77
• 4.4.1 电压电流有效值的计算66-67
• 4.4.2 无功功率的计算67-70
• 4.4.3 控制系统设计70-77
• 4.5 SPWM脉冲输出模块77-83
• 4.5.1 原理分析77
• 4.5.2 不对称规则采样算法的实现77-79
• 4.5.3 自动跟踪电网频率SPWM波产生系统79-82
• 4.5.4 DSP软件设计82-83
• 4.6 本章小结83-84
• 第五章 实验调试结果及分析84-89
• 5.1 数据采样结果分析84-86
• 5.2 SVG带负载后运行结果分析86-88
• 5.3 本章小结88-89
• 第六章 总结与展望89-91
• 参考文献91-94
• 附录94-95
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果95-96
• 致谢96-97

【参考文献】

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本文编号：969813