自励异步发电机静态无功补偿研究

发布时间：2017-08-16 20:33

  本文关键词：自励异步发电机静态无功补偿研究

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【摘要】：随着电力技术的发展,自励异步发电机以其特有的优势,越来越受到各行各业的青睐,在电力领域不仅可以解决偏远地区的供电问题,在风力、水力等清洁能源发电领域中的应用也日渐广泛;在船舶、军事等领域,全电舰船、全电飞机、全电坦克等概念的推广和投入实践,将自励异步发电机的应用带到了一个新的高度。但是自励异步发电机也有一个明显的不足,就是带负载能力差,当负载发生变化的时候,机端电压难以稳定,不能可靠供电,究其原因是自励异步发电机系统的无功功率不足,需要进行无功补偿来稳定机端电压。静态无功补偿装置以其成熟的技术,特有的补偿灵活性,能方便、快捷、连续的提供无功补偿。本文将对自励异步发电机使用TCR-TSC型静态无功补偿装置无功补偿的系统进行探究,通过方针和实验验证其可行性。根据异步发电机的数学模型,通过坐标转换与公式推理的方式详述了维持异步发电机机端电压稳定的原理,将无功补偿稳定发电机机端电压的概念引入,通过分析其中各个量的变化对机端电压的影响,采用了无功补偿稳定机端电压的方法,并给出TCR-TSC型静态无功补偿装置各容量的计算方式。介绍了TCR型静态无功补偿装置的基本原理与结构,推导并分析了TCR的等效电纳与其触发延时角之间的关系,说明了TCR电路、TSC的结构和原理以及投切时刻选择依据。根据TCR-TSC型静态无功补偿装置的结构,从TCR的控制方式入手,详述了TCR-TSC型静态无功补偿装置电压闭环负反馈的控制原理、控制策略,以及TCR-TSC型静态无功补偿装置的动态性能。根据选好的控制策略和补偿模型,对设计实验平台的硬件部分进行了设计,包括带有滤波功能的电压采样电路,晶闸管数字触发电路等。在硬件电路基础上,设计了针对TMS320F28335的软件程序。从仿真和实验两个方面入手,对自励异步发电机系统机端电压稳定特性进行了验证,说明了使用静态无功补偿装置的可行性。研究表明,无功补偿时使用比例积分控制器,可以消除补偿达到稳态后的电压偏差。此外,通过仿真结果与实验结果的对比,找到了设计实验时可采用更合理滤波器及元件等完善之处。
【关键词】：自励异步发电机 电压稳定 静态无功补偿装置 DSP
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM31;TM761
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题研究的背景与意义7-8
• 1.2 异步发电机的研究现状8-9
• 1.3 无功补偿装置的发展概况9-12
• 1.4 论文的主要内容12-13
• 第二章 自励异步发电机静态无功补偿原理分析13-21
• 2.1 自励异步发电机的数学模型13-15
• 2.2 异步发电机静态无功补偿原理15-19
• 2.3 静态无功补偿装置容量的计算19-20
• 2.3.1 TSC容量的计算19-20
• 2.3.2 TCR容量的计算20
• 2.4 小结20-21
• 第三章 TCR-TSC型静态无功补偿装置设计21-35
• 3.1 TCR型静态无功补偿装置21-23
• 3.1.1 TCR型静态无功补偿装置的结构与原理21-23
• 3.1.2 TCR型静态无功补偿器电路设计23
• 3.2 TSC型静态无功补偿装置23-26
• 3.2.1 TSC型静态无功补偿装置的结构与原理24
• 3.2.2 TSC型静态无功补偿装置投切时刻的选取24-26
• 3.3 TCR-TSC型静态无功补偿装置26-29
• 3.3.1 TCR-TSC型静态无功补偿装置的结构与原理26-27
• 3.3.2 TCR-TSC型静态无功补偿装置的特性27-29
• 3.4 TCR-TSC型静态无功补偿装置控制策略选择29-33
• 3.4.1 TCR的控制策略29-30
• 3.4.2 TCR-TSC型静态无功补偿装置的控制策略30-33
• 3.5 小结33-35
• 第四章 异步发电机静态无功补偿系统的硬件与软件35-45
• 4.1 无功补偿控制系统原理35-36
• 4.2 控制系统的硬件设计36-41
• 4.2.1 硬件设计要求与方案36-37
• 4.2.2 DSP控制模块设计的设计37
• 4.2.3 电压采集模块设计设计37-39
• 4.2.4 晶闸管触发系统39-41
• 4.3 异步发电机静态无功补偿系统的软件设计41-44
• 4.3.1 主程序设计42
• 4.3.2 模数变换器中断子程序设计42-44
• 4.4 小结44-45
• 第五章 异步发电机静态无功补偿系统仿真及实验结果分析45-59
• 5.1 仿真模型的建立45-50
• 5.1.1 异步发电机仿真模块的搭建45-46
• 5.1.2 静态无功补偿模块的搭建46-49
• 1.计算电压空间矢量转换模块47
• 2.线性化模块的实现47-48
• 3.脉冲触发模块的实现48-49
• 4.SVC 主电路模块49
• 5.1.3 异步发电机静态无功补偿控制系统仿真模型49-50
• 5.2 仿真结果及分析50-54
• 5.3 实验结果及分析54-57
• 5.3.1 实验及结果54-55
• 5.3.2 结果分析55-57
• 5.4 小结57-59
• 第六章 结论59-61
• 参考文献61-65
• 攻读学位期间的研究成果65-67
• 附录67-71
• 致谢71-73

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本文编号：685428