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动态无功补偿装置设计及其并网混沌现象分析

作　者: 辛红
导　师: 张化光
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电力系统静止无功补偿器三相不对称 DSP 混沌
分类号: TM761
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 44次
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内容摘要

随着越来越多大功率波动负荷投入电网中及用户对电能质量要求的提高,无功功率控制成为控制领域的一个研究热点,也是现代电力工业的一个重要发展方向。静止性动态无功补偿器(SVC)凭借其输出无功连续快速可调、三相可独立控制等优点已逐渐成为波动负荷供电系统中无功功率控制的首选方案,也是提高国内电能质量问题的有效解决方法之一。论文正是在这样的背景下,以鞍山某电力电子公司委托东北大学开发的静止性动态无功补偿器为研究基点,提出了一种基于双核的动态无功补偿控制器。本控制器采用瞬时负荷电流和电压表示的功率平均值补偿算法,以DSP作为控制芯片,以单片机作为外围电路芯片,实现了针对15KV供电系统的无功功率补偿控制器的设计与研发,完成了SVC控制系统的整体设计及各部分的硬件与软件的调试,通过MATLAB仿真表明,各项指标都达到了设计要求。由于SVC的作用对电网产生一定反作用,引出混沌分析的必要性,论文最后对含有SVC控制器模型的电力系统进行了混沌现象研究。本文所述SVC控制器装置是根据实际工程的需要而设计。首先设计了系统的整体结构,在此基础上对主要硬件电路进行了详细的分析,同时设计了与硬件电路相对应的软件,给出出其流程图。然后选择控制策略,建立了SVC系统的数学模型,整定设计了PI控制器,进行了MATLAB仿真,通过仿真结果验证了系统设计可行性。本文最后对含有SVC补偿装置的电力系统进行了混沌现象的分析,通过对不含有SVC装置的电力系统和含有SVC装置的电力系统进行仿真比较,得出加入SVC补偿装置后使系统存在混沌现象,当调节控制参数时,能够使系统消除混沌现象。此仿真结果,为电能质量的基础理论研究提供了依据,并为以后设计SVC补偿装置提出了新的要求。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 研究的背景和意义  10-11
  1.2 无功补偿的原则、目的和负荷补偿  11
  1.3 国内外研究现状  11-17
    1.3.1 同步调相机  11-12
    1.3.2 并联电容器  12
    1.3.3 静止无功补偿  12-17
  1.4 本文的主要工作  17-20
第2章基于SVC的三相不对称负荷补偿原理  20-32
  2.1 三相不平衡系统  20-22
    2.1.1 三相不平衡的危害  20-21
    2.1.2 三相不平衡产生原因  21
    2.1.3 三相不平衡的解决措施  21-22
  2.2 SVC补偿原理  22-26
    2.2.1 不平衡对称系统理想补偿网络  22-23
    2.2.2 基于瞬时负荷电流和电压的补偿算法  23-26
  2.3 典型负荷的电气特性  26-29
    2.3.1 交流电弧炉的电气系统  26-27
    2.3.2 交流电弧炉的工况  27-28
    2.3.3 电弧炉运行的功率圆图  28-29
  2.4 TCR+FC原理及电路  29-32
第3章 SVC数字控制器硬件设计  32-50
  3.1 SVC系统构成及其结构框图  32-33
    3.1.1 SVC系统原理示意图  32
    3.1.2 SVC控制器的结构框图  32-33
  3.2 DSP控制系统的设计  33-43
    3.2.1 DSP芯片的选择  34-35
    3.2.2 电源电路的设计  35-37
    3.2.3 信号调理模块  37-39
    3.2.4 锁相环电路模块  39-42
    3.2.5 触发脉冲的输出  42-43
    3.2.6 光电转换电路的实现  43
  3.3 单片机部分硬件电路设计  43-48
    3.3.1 单片机芯片的选择  44-45
    3.3.2 液晶显示和键盘输入电路设计  45-47
    3.3.3 通信模块  47-48
  3.4 本章小结  48-50
第4章 SVC控制系统的软件设计与仿真分析  50-70
  4.1 SVC控制策略  50-55
  4.2 控制系统主要软件设计  55-60
  4.3 SVC模型的仿真  60-69
    4.3.1 MATLAB简介  60-61
    4.3.2 SVC控制模块模型仿真的建立  61-66
    4.3.3 仿真结果及其分析  66-69
  4.4 本章小结  69-70
第5章含有SVC补偿装置的电力系统的混沌现象的研究  70-86
  5.1 电力系统中的混沌现象  70-72
    5.1.1 混沌的概念和基本性质  70-71
    5.1.2 电力系统中的混沌研究  71-72
  5.2 简单电力系统的混沌振荡模型  72-73
  5.3 SVC补偿装置的混沌分析  73-85
    5.3.1 系统模型的建立  73-77
    5.3.2 系统模型混沌现象数值分析  77-85
  5.4 本章小结  85-86
第6章结论与展望  86-88
参考文献  88-94
致谢  94-96
硕士期间所得成果  96-98
附录  98-99
  附录A:DSP电路PCB板图  98-99
  附录B:单片机电路PCB版图  99

动态无功补偿装置设计及其并网混沌现象分析

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