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智能柔性低压无功补偿关键技术研究

作　者: 鲍学礼
导　师: 江明
学　校: 安徽工程大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电能质量 无功补偿 补偿电流检测 电流直接控制 模糊PI 空间电压矢量脉宽调制(SVPWM) STATCOM
分类号: TM761.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,简称STATCOM)是一种新型的智能无功补偿装置,是柔性交流输电系统家族的重要成员之一,以其平滑的无功调节、快速的动态响应等优越的性能表现,得到国内外专家学者的广泛关注。鉴于目前部分无功补偿装置落后,不能达到人们对电能质量的要求,本课题对新一代无功补偿装置STATCOM在低压配电网中的关键技术进行研究,提出相关的设计方案,主要包括以下几个方面的内容。本文详细介绍了STATCOM的电压源型和电流源型两种逆变主电路的结构和工作原理,分析了STATCOM在系统电压对称和不对称两种情况下的数学模型,为提出STATCOM控制策略奠定了基础。针对系统电压不对称情况,结合现代瞬时无功功率原理,在传统补偿电流检测方法的基础上,提出一种改进的ip-iq补偿电流检测方法。该方法以三相基波正序电压作为同步参考信号,对三相不对称电压进行合理处理,避免使用锁相环所带来的不利影响,通过仿真试验证明该方法能快速且准确检测出系统所要补偿电流的基波电流变化,提高系统的快速性和准确性,优于传统的补偿电流检测方法。讨论了电流间接控制和电流直接控制方法,结合本课题中所涉及到的电容、电感等对补偿电流控制比较敏感的元件,提出了采用基于模糊PI控制的电流直接控制策略。针对参考补偿电流指令的特性,将空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术引入到STATCOM,用于对系统补偿电流的跟踪控制中,使所提出的控制策略有效的发挥作用,达到对电网系统的无功补偿,提高电网的电能质量。本文利用MATLAB7.0仿真软件,对本文所提的STATCOM无功补偿关键技术进行模型搭建和仿真试验。仿真结果表明所提控制策略具有一定的可行性。同时,设计了基于DSP (TMS320LF2407)数字信号处理器的控制系统,完成了系统主电路、控制电路以及软件的设计方案。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章 绪论  11-21
  1.1 课题的研究背景与意义  11-12
  1.2 无功功率补偿简介  12-13
  1.3 无功补偿装置的发展概况  13-18
  1.4 STATCOM的研究现状与发展趋势  18-19
  1.5 论文的主要研究内容  19-21
第2章 STATCOM的补偿原理与数学模型  21-31
  2.1 主电路基本结构  21-23
  2.2 STATCOM基本工作原理  23-26
  2.3 STATCOM的数学模型  26-31
    2.3.1 平衡系统中STATCOM的数学模型  26-28
    2.3.2 不平衡系统中STATCOM的数学模型  28-31
第3章 STATCOM控制系统的研究  31-62
  3.1 STATCOM补偿电流的检测方法研究  31-36
    3.1.1 三相瞬时无功功率理论简介  32-34
    3.1.2 传统的ip-iq补偿电流检测方法  34
    3.1.3 改进后的ip-iq补偿电流检测方法  34-36
  3.2 STATCOM的控制方法  36-38
  3.3 STATCOM的控制策略  38-44
    3.3.1 各种STATCOM控制策略的探讨  38-41
    3.3.2 模糊PI(Fuzzy-PI)控制器的原理与设计  41-42
    3.3.3 空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术研究  42-44
  3.4 仿真试验与结果  44-62
    3.4.1 基于ip-ip改进算法的STATCOM补偿电流检测的仿真模块  45-48
    3.4.2 基于模糊PI控制算法的仿真试验模型  48-51
    3.4.3 SVPWM控制算法的仿真试验模型  51-56
    3.4.4 STATCOM系统控制仿真试验与结果  56-62
第4章 STATCOM系统的硬件和软件设计  62-75
  4.1 STATCOM系统总体设计  62-63
  4.2 控制电路设计  63-72
    4.2.1 主电路设计  64-66
    4.2.2 系统采样电路的设计  66-67
    4.2.3 保护电路的设计以及其他电路设计  67-72
  4.3 STATCOM软件设计  72-75
第5章 总结与展望  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-81
攻读学位期间发表的学术论文  81

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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 > 电压与无功功率的自动调整 > 电压及无功功率自动调整的试验及模拟
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