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基于DSP配电网STATCOM的设计与实现

作　者: 刘宏玉
导　师: 曾林锁
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 无功补偿 静止同步补偿器 SIMULINK 数据采集 DSP
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着电力电子技术的不断发展，大量非线性负载的越来越多，电力系统安全稳定的运行的影响因素逐渐增多，其中无功容量不足、谐波等问题越来越受到人们的关注，因此无功补偿设备的发展与改进变得更加重要。本文针对电力系统中无功补偿的问题进行了系统的分析与设计，介绍了无功补偿的研究背景及意义，无功补偿装置的发展，以及现今静止同步补偿器的发展现状与优势。详细阐述了STATCOM的工作原理与特性，及其控制方式。本文基于三相瞬时无功功率理论进行研究与分析，系统阐述了基于瞬时无功电流的检测方法，设计了三相电压电流的检测电路，并在MATLAB/SIMULINK环境下对单相谐波电路进行了仿真分析。将电网中的基波电流与谐波电流分离出来。证明了该方法应用于无功补偿中的有效性。并详细分析了三相电流电压信号检测电路，及其硬件连接图。基于对产生SPWM波形的基本原理的分析与研究，在MATLAB/SIMULINK环境下进行了建模与仿真，生成了三相SPWM波形。系统的控制单元是本课题的核心部分，而控制信号的采样精度与采样速度也影响着补偿效果，针对这一问题，本文设计了利用高精度，高速率AD转换芯片ADS8364与DSP相连接，由DSP控制其采样通道，实现更精确的数据采集，详细介绍了ADS8364的工作原理与工作特性，以及与DSP引脚的连接，并设计与检测信号相连接的信号调理电路图。同时简要介绍DSP的特点，应用领域与外部结构，并在CCS3.3运行环境下，进行软件的分析与调试，给出了各个部分模块的控制流程图。通过ADS8364与DSP连接来实现信号的采样与转换，DSP内部AD的采样精度为12位，但是实际工作时只有9位，采样时间精确到几毫秒，而ADS8364的采样精度是16位，采样时间可达到微秒级，证明了该方法比DSP内部的AD转换的采样速度与转换精度都得到了大大的提高，利用ADS8364能够更好的满足无功补偿需求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义  10-12
  1.2 无功补偿技术的发展史与国内外研究现状  12-15
    1.2.1 无功补偿装置的发展  12-14
    1.2.2 STATCOM的国内外现状及研究方向  14-15
  1.3 STATOM的优势  15-16
  1.4 本文的内容概述  16-18
第二章 STATCOM的工作原理及特性  18-25
  2.1 STATCOM基本电路结构  18-20
  2.2 工作原理及特性  20-23
    2.2.1 电压源型STATCOM的工作原理  20-22
    2.2.2 STATCOM的工作特性  22-23
  2.3 STATCOM的控制方法  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 电流检测原理及检测电路  25-34
  3.1 三相瞬时无功功率理论  25-27
  3.2 基于瞬时无功功率检测无功电流  27-31
    3.2.1 p-q运算方式  28-29
    3.2.2 ip、iq运算方式  29-31
  3.3 电压电流检测电路的设计  31-33
    3.3.1 参考电压输出电路  31-32
    3.3.2 信号采集电路  32-33
  3.4 本章小结  33-34
第四章 STATCOM控制单元的设计  34-47
  4.1 控制单元的硬件设计  34-41
    4.1.1 DSP芯片的简介  35-36
    4.1.2 ADS8364 的原理及特性  36-39
    4.1.3 数据采集系统的硬件设计  39-41
  4.2 控制系统的软件设计  41-46
    4.2.1 系统的总体设计  42-43
    4.2.2 系统初始化和过零检测模块  43-44
    4.2.3 数据采集系统模块  44-46
    4.2.4 SPWM生成模块  46
  4.3 本章小结  46-47
第五章 STATCOM部分模块的仿真  47-54
  5.1 单相谐波电流的仿真  47-49
  5.2 SPWM波形的仿真  49-53
    5.2.1 SPWM控制的基本原理  49-50
    5.2.2 SPWM的建模与仿真  50-53
  5.3 本章小结  53-54
第六章 结论  54-56
  6.1 本文结论  54
  6.2 不足与展望  54-56
参考文献  56-58
在学研究成果  58-59
致谢  59

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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
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