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具有动态电压恢复和谐波抑制功能的开关变压器研究

作　者: 刘炳正
导　师: 王归新
学　校: 三峡大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: PWM开关变压器 DVR 快速峰值电压法正交 PWM谐波抑制
分类号: TM42
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 45次
引　用: 1次
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内容摘要

现代工商业中大量使用的冲击性、非线性负荷使电能质量问题变得愈加严重，而当今社会生产生活中，对电能质量敏感的负荷的使用却越来越多。为解决电能质量问题中的电压凹陷、电压凸起及电压谐波问题，本文提出了具有动态电压恢复和谐波抑制功能的PWM开关变压器的单相系统电路结构，将其串联在电网和负荷之间，可以快速补偿输入电压凹陷、电压凸起及抑制输入侧电压谐波从而为负荷提供优质电能。该电路结构无需直流储能环节从而大大提高了系统补偿能力及效率，同时该电路结构的输入输出电压具有同频同相特性无需锁相环从而减小了系统实现难度。对于电压凹陷、电压凸起的检测，本文采用基于正弦信号正交特性的快速峰值电压法，对其基本原理和传递响应做了详细的理论推导，也对输入电压频率跳变及谐波对峰值检测的影响做了深入的分析，并用PSIM对快速峰值电压法做了电路仿真。为了抑制输入侧低次谐波电压，本文提出一种新型PWM谐波抑制技术，在传统的恒定占空比控制的基础上引入新的调制函数计算出实时PWM占空比从而达到抑制低次电压谐波的目的，给出了理论推导并做了PSIM仿真。本文将电压凹陷、电压凸起的补偿和输入电压谐波抑制结合在一起在PWM开关变压器上实现，采用电压前馈与输出电压反馈相结合的控制策略并给出了系统详细的实现方法。设计了系统硬件电路及控制软件，对硬件电路各项参数做了详细的计算，系统控制由32位ARM处理器STM32完成。搭建了5KW实验样机，实验结果表明本系统可以在最长5ms时间补偿输入电压的凹陷及凸起，且对输入电压中含有的低次谐波电压有较好的抑制效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-9
1 绪论  9-16
  1.1 智能电网中的电能质量问题  9-12
  1.2 课题研究的意义  12
  1.3 电能质量补偿设备  12-14
  1.4 动态电压恢复器(DVR)的国内外研究现状  14-15
  1.5 本文所做工作  15-16
2 具有动态电压恢复功能的 PWM 开关变压器  16-28
  2.1 现有 DVR 主电路结构  16-20
  2.2 PWM 开关变压器作为 DVR 的原理与仿真  20-26
  2.3 本章小结  26-28
3 电压瞬变快速检测算法研究  28-45
  3.1 目前电压检测方法简介  28-32
  3.2 快速峰值电压法  32-44
  3.3 电压补偿控制策略  44
  3.4 本章小结  44-45
4 PWM 谐波抑制技术  45-51
  4.1 PWM 谐波抑制技术研究  45-47
  4.2 PWM 谐波抑制技术仿真  47-50
  4.3 PWM 谐波抑制技术控制策略  50
  4.4 本章小结  50-51
5 系统设计与实验  51-72
  5.1 系统控制策略与实现方法  51-55
  5.2 硬件电路设计  55-67
  5.3 软件设计  67-68
  5.4 系统实验  68-71
  5.5 本章小结  71-72
6 总结与展望  72-74
  6.1 总结  72
  6.2 展望  72-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
附录 Ⅰ：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著  79-80
附录 Ⅱ：实验装置实物图  80-81

具有动态电压恢复和谐波抑制功能的开关变压器研究

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