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高压静止无功发生器的研制

作　者: 刘芸
导　师: 罗安
学　校: 湖南大学
专　业: 电气工程
关键词: 静止无功发生器载波移相直流侧电压平衡无差拍电压隔离检测
分类号: TM761.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着人们对电力供电品质要求的提高，柔性交流输电系统(FACTS)作为一项能有效改善电能质量的新技术，得到飞速发展。它是将电力电子技术、微处理机技术和控制技术等高新技术集中应用于高压输变电系统，以提高输配电系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量，并获取大量节电效益的一种新型综合技术。作为柔性交流输电系统中的一项核心技术，静止无功发生器由于其先进的控制性能和良好的补偿效果，使其成为当今电力系统柔性交流输电装置研制的热点。本文主要从以下几个方面进行了研究：(1)目前，SVG装置多采用三相桥式逆变器作为其主电路，存在输出电压谐波含量高、电压及功率等级不高、难以实现分相控制等缺点。鉴于这些缺点，本文通过比较高压大功率SVG的主电路拓扑结构的优劣性，选择合适的高压SVG装置的主电路拓扑结构，采用级联型多电平逆变器的SVG主电路结构，并针对级联多电平SVG中的逆变器选取最为适合的PWM控制方法。(2)直流电容电压平衡是级联型多电平逆变器面临的一个特殊问题，它影响到了装置的补偿性能和运行安全。本文分析了级联型SVG直流电容电压不平衡的机理，在电压电流双闭环控制策略的基础上，提出了直流侧电容电压的平衡控制方法，通过仿真验证了控制策略的可行性。(3)最后阐述级联型SVG装置的设计方法，包括硬件设计、软件设计及实验结果分析，并对其中的一些关键技术进行了总结。实验结果表明，该系统能够在较低的开关频率下实现较高的等效开关频率，输出谐波特性好，并且具有良好的无功调节能力，动静态响应特性好，跟踪速度快。本文针对应用于配电网高压场合的无功补偿装置，研究了高压大功率静止无功发生器的拓扑结构与控制策略，并对级联型多电平SVG装置进行了研制，结合应用情况对一些关键技术给出具体的方案。本文研究的内容可以为高压SVG的研制提供借鉴和参考依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 无功补偿的意义  10-11
  1.2 无功补偿装置的发展过程  11-12
  1.3 国内外 SVG 研究现状与发展  12-15
    1.3.1 SVG 装置的应用与发展  12-14
    1.3.2 SVG 主电路结构研究现状  14-15
    1.3.3 多电平 PWM 技术  15
  1.4 本文研究内容  15-17
第二章 SVG 主电路结构与原理  17-35
  2.1 高压大功率 SVG 的主电路拓扑结构  17-22
    2.1.1 高压 SVG 多重化结构  17-18
    2.1.2 高压 SVG 多电平结构  18-22
  2.2 级联型 SVG 的基本原理  22-29
    2.2.1 级联多电平 SVG 主电路  22-23
    2.2.2 SVG 等效电路及向量图  23-26
    2.2.3 SVG 控制方法  26-27
    2.2.4 无功电流的检测  27-29
  2.3 载波移相调制技术  29-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章级联型 SVG 控制策略研究  35-48
  3.1 直流侧电压的稳定控制和电流跟踪控制  35-39
    3.1.1 直流侧电压的波动问题  35-36
    3.1.2 直流侧电压的稳定控制  36
    3.1.3 电流的跟踪控制  36-37
    3.1.4 电压电流双闭环控制策略  37-39
  3.2 级联型 SVG 直流侧电压的平衡控制  39-45
    3.2.1 直流侧电容电压不平衡分析  39-42
    3.2.2 直流侧电压平衡控制策略  42-45
  3.3 仿真分析  45-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章级联型 SVG 样机研制及试验研究  48-66
  4.1 级联型 SVG 实验装置系统构成  48-49
  4.2 综合控制电路板硬件设计  49-55
    4.2.1 高压侧级联单元直流侧电压隔离检测技术  50-53
    4.2.2 电网相电压过零捕获电路  53
    4.2.3 电压电流采样电路  53-54
    4.2.4 硬件保护电路  54-55
  4.3 控制系统软件设计  55-62
    4.3.1 DSP 软件设计  55-59
    4.3.2 FPGA 软件设计  59-62
  4.4 级联型 SVG 实验结果及分析  62-65
    4.4.1 级联型逆变器特性试验  62-63
    4.4.2 级联型 SVG 并网试验  63-65
  4.5 本章小结  65-66
总结与展望  66-68
参考文献  68-72
附录 A （攻读学位期间的研究成果）  72-73
致谢  73

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