学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

三电平静止同步补偿器的研究

作　者: 梁秋艳
导　师: 赵玉林
学　校: 东北农业大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 静止同步补偿器(STATCOM) 三电平逆变器空间电压矢量脉宽调制(SVPWM) DSP 仿真
分类号: TM761.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 378次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在电力系统中,由于无功不足而给系统带来的危害不容忽视。静止同步补偿器STATCOM(Static Synchronous Compensator),作为柔性交流输电系统FACTS(Flexible ACTransmission System)家族中重要的一员,与传统的无功补偿装置相比,不仅降低了装置的体积和成本,而且具有更快的反应速度和更为平滑的调节特性,但由于其电子元件的耐压问题和谐波问题,限制了其应用,因而如何限制其谐波和提高其可靠性是亟待解决的问题。本文在对现有的无功补偿装置系统深入分析的基础上,研究了基于三电平逆变器的STATCOM。该装置采用中点钳位的方法,将逆变电路分为正负零三个电平,使每个元件承受的最高电压减少到传统的逆变电路的一半;根据瞬时无功功率理论,检测电路采用了i_p-i_q检测法检测无功电流,使检测结果完全不受电压频率畸变的影响,提高检测的准确性;控制策略采用空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术,易于数字实现,直流电压利用率高,电流谐波成分少,中点电位控制比较容易实现。以TMS320LF2407A为核心对STATCOM控制系统进行了软硬件设计。系统的三相电压和三相电流信号经过电压互感器和电流互感器测量后,分别经电压调理电路和电流调理电路转换为A/D转换器可以接受的模拟信号。这些模拟信号经过A/D转换器进行模/数转换后送入控制器。控制器计算出STATCOM输出电压与系统电压相位差δ,送入脉冲发生器。脉冲发生器产生相位和脉宽随δ变化的多路驱动脉冲,来驱动逆变电路IGBT的开通和关断,使装置产生电网系统所需要的无功。完成了包括信号检测调理电路,电压过零检测电路,锁相环硬件倍频电路,IGBT驱动电路等主要部分的硬件电路设计和包括主程序,捕获中断子程序,ADC中断服务子程序和PWM发生子程序等主要功能模块的软件设计。经理论分析表明,该装置与二电平比较,输出电压波形谐波小,可靠性高;仿真实验表明,与传统的无功补偿装置相比,具有动态特性好,补偿精度高,具有无功补偿和吸收电网过剩无功稳定系统电压的功能。

全文目录

中文摘要  8-9
英文摘要  9-11
1 引言  11-16
  1.1 无功补偿的意义  11
  1.2 无功补偿装置的发展过程  11-13
  1.3 STATCOM的国内外研究现状  13-14
    1.3.1 国外研究现状  13-14
    1.3.2 国内研究现状  14
  1.4 选题的背景  14-15
  1.5 本文研究的主要内容  15-16
2 STATCOM基本原理研究  16-24
  2.1 STATCOM的整体结构设计  16
  2.2 STATCOM的基本工作原理  16-19
  2.3 STATCOM无功电流检测算法的研究  19-24
    2.3.1 瞬时无功功率理论  19-22
    2.3.2 基于i_p-i_q法的无功电流检测研究  22-24
3 基于SVPWM的三电平主电路的研究  24-39
  3.1 多电平逆变器的研究现状及发展前景  24-25
  3.2 STATCOM三电平主电路的工作原理  25-28
  3.3 三电平逆变器控制策略的研究  28-29
    3.3.1 正弦波调制PWM(SPWM)  28
    3.3.2 选择性消谐PWM(SHEPWM)  28
    3.3.3 空间电压矢量PWM(SVPWM)  28-29
  3.4 三电平逆变器SVPWM控制算法的研究  29-35
    3.4.1 三电平空间电压矢量图及其扇区划分  29-32
    3.4.2 参考电压矢量位置与输出电压矢量的确定  32-33
    3.4.3 输出电压矢量的作用时间  33-34
    3.4.4 空间电压矢量调制模式  34-35
  3.5 三电平逆变器中点电压不平衡问题  35-39
    3.5.1 中点电压波动机理的分析  35-36
    3.5.2 电容中点电压平衡控制策略的研究  36-39
4 STATCOM系统硬件实现  39-49
  4.1 STATCOM装置主电路参数设计  39-41
    4.1.1 主电路IGBT的选取  39-40
    4.1.2 钳位二极管的选取  40
    4.1.3 直流电容的选取  40-41
  4.2 STATCOM装置控制系统总体设计  41
  4.3 控制系统主控制芯片的选取  41-42
  4.4 信号采集系统设计  42-45
    4.4.1 信号检测调理电路的设计  43-44
    4.4.2 采样触发信号电路的设计  44-45
  4.5 IGBT驱动电路设计  45-46
  4.6 IGBT缓冲电路设计  46-47
  4.7 串行通信接口电路设计  47-49
5 STATCOM的DSP控制系统软件设计  49-56
  5.1 STATCOM系统主程序设计  49-50
  5.2 捕获中断模块设计  50-52
  5.3 ADC中断服务程序设计  52-53
  5.4 PWM发生模块设计  53-56
    5.4.1 寄存器设置  53-54
    5.4.2 PWM发生中断服务子程序  54-56
6 STATCOM系统仿真研究及结果分析  56-64
  6.1 主电路仿真  56-58
  6.2 信号预处理模块仿真  58-59
  6.3 STATCOM补偿功能仿真  59-64
    6.3.1 STATCOM装置对感性负载补偿的仿真研究  60-62
    6.3.2 STATCOM装置对容性负载补偿的仿真研究  62
    6.3.3 STATCOM动态调节特性的仿真研究  62-64
7 结论  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录  69-70
攻读硕士学位期间发表的论文  70

三电平静止同步补偿器的研究

内容摘要

全文目录

相似论文