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煤矿用600K Var静止无功发生器控制系统研究

作　者: 张昆
导　师: 王立国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 静止无功发生器 瞬时无功功率理论 滞环比较PWM控制 DSP 煤矿隔爆
分类号: TM761
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 140次
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内容摘要


鉴于井下采煤环境中大容量非线性电机负载启动时引起的无功功率冲击和井下长距离供电线路末端电压跌落导致电机设备无法正常启动的现象,响应国家节能降耗的政策,本文以煤矿井下1140V供电电网动态无功补偿为研究背景,基于i_p-i_q电流检测算法对电网中无功电流进行检测,研究容量为600KVar的静止无功发生器—SVG(Static Var Generator)控制系统,旨在对煤矿井下供电系统进行无功补偿、提升长距离供电线路末端电压。论文主要工作如下:分析静止无功发生器基本原理及控制方法,对电流间接控制和电流直接控制方法优势进行比较,研究基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q电流检测算法对电网系统中无功电流进行快速检测。设计以i_p-i_q电流检测算法和滞环比较控制为主体的静止无功发生器控制流程。搭建基于i_p-i_q电流检测算法的MATLAB/SIMULINK仿真模型。设计SVG装置总体硬件结构及运行流程。根据煤矿井下采煤环境的特殊性,为SVG加装防爆柜体。根据IGBT开关损耗数据图选择热管散热器。对信号调理电路、DSP电路、SCI串口通信电路、光纤接口电路、CPLD电路等进行设计调试。设计SVG控制程序总流程图。编写信号采样、电压基波信号提取、无功电流检测、有功参考电流获取、滞环比较控制及其PWM波形产生、死区控制、限幅保护等控制程序。根据数字信号处理器TMS320F2812的数据处理属性,编写i_p-i_q电流检测法的校准算法,并通过实验对算法程序进行验证。组建SVG试验样机,搭建无功补偿实验平台,为控制系统的验证提供实验环境。经过实验验证,本文研究的静止无功发生器控制系统能实时迅速补偿电网系统中的无功功率且运行稳定可靠。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 研究的目的和意义  10-11
  1.3 无功补偿装置的发展  11-15
    1.3.1 具有饱和电抗器的无功补偿装置(SR)  11
    1.3.2 晶闸管控制电抗器(TCR)  11-12
    1.3.3 PWM控制方法晶闸管投切电容器(TSC)  12-13
    1.3.4 新型静止无功发生器(SVG)  13-15
  1.4 国内外研究现状  15-16
  1.5 本课题的主要研究内容  16-17
第2章 SVG基本原理与瞬时无功功率理论  17-31
  2.1 引言  17
  2.2 SVG基本原理  17-19
  2.3 SVG主电路控制方法  19-23
    2.3.1 电流间接控制法  20-22
    2.3.2 电流直接控制法  22-23
  2.4 瞬时无功功率理论  23-27
  2.5 SVG仿真  27-30
  2.6 本章小结  30-31
第3章 SVG系统硬件结构  31-40
  3.1 引言  31
  3.2 SVG装置硬件结构  31-34
  3.3 TMS320F2812 的结构与特点  34-35
  3.4 TMS320F2812 控制电路板  35-39
    3.4.1 信号调理电路  36-37
    3.4.2 DSP电路  37
    3.4.3 SCI串口通信电路  37-38
    3.4.4 光纤接口电路  38
    3.4.5 CPLD电路  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章 SVG控制系统软件设计  40-59
  4.1 引言  40
  4.2 SVG控制程序总流程  40-41
  4.3 系统初始化  41-42
  4.4 数据格式选择  42-43
  4.5 AD转换程序  43-44
  4.6 数据处理  44-56
    4.6.1 信号还原  44
    4.6.2 相电压基波信号提取  44-50
    4.6.3 无功电流检测  50
    4.6.4 有功电流参考值的确定  50-53
    4.6.5 滞环比较及PWM波形产生  53-56
  4.7 SCI数据发送  56
  4.8 死区保护程序  56-58
  4.9 控制保护程序  58
  4.10 本章小结  58-59
第5章 实验结果与分析  59-72
  5.1 实验样机  59
  5.2 实验波形  59-70
  5.3 本章小结  70-72
结论  72-73
参考文献  73-77
攻读学位期间发表的学术论文  77-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化 > 自动调整
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