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FPGA在低压SVG中的应用

作　者: 高正标
导　师: 王仲初
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 静止无功发生器 数字锁相环 神经PID FPGA
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 55次
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内容摘要


作为无功补偿的重要手段,静止无功发生器在人民日常生活和工业生产中发挥着越来越大的作用。提高电能质量,减少设备容量,节省电费开支,这些都是静止无功发生器的重要作用。静止无功发生器SVG具有响应速度快,动态性能更加优越、运行范围宽等优点。本文首先简单介绍了无功补偿的研究背景以及国内外目前的发展现状,对比了各种无功补偿装置控制性能的优劣和FPGA的设计流程。其次研究了无功电流检测方法及基本控制算法,还详细叙述了锁相环和神经网络PID控制器的基本理论。本文选择FPGA作为SVG装置的控制器,设计了以FPGA为控制器的SVG的设计方案,其中,主要设计了同步信号模块和神经PID模块,最后搭出外围的主要硬件电路。最后,运用Quartusr II软件对整个数字锁相环和神经PID模块的各个模块进行了仿真,然后又对这两个模块总体进行了仿真,仿真结果表明:可以提高整个SVG装置的响应速度和提高电网的稳定性,达到预期的效果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 无功补偿研究背景及意义  9-10
  1.2 传统无功补偿装置  10-12
  1.3 可编程逻辑控制器件 FPGA  12-13
    1.3.1 FPGA 的简述  12
    1.3.2 FPGA 的程序设计流程  12-13
  1.4 无功补偿在国内外发展趋势  13-14
  1.5 本课题主要研究内容  14-16
第二章 SVG 静止无功发生器  16-29
  2.1 SVG 的基本原理  16-18
  2.2 SVG 的工作特性  18-19
  2.3 传统的无功电流检测方法  19-20
  2.4 基于瞬时无功功率理论的无功功率检测法  20-24
    2.4.1 基于功率不变条件下的坐标变换基础  20-22
    2.4.2 p、q 运算方法  22-23
    2.4.3 ip、iq 运算方法  23
    2.4.4 SVG 信号检测算法  23-24
  2.5 SVG 的控制策略  24-28
    2.5.1 间接电流控制  25-26
    2.5.2 直接电流控制  26-28
  2.6 静止无功发生控制器的控制流程  28
  2.7 本章小结  28-29
第三章 数字静止无功发生控制器的设计  29-44
  3.1 数字静止无功发生控制器总体设计方案  29-31
    3.1.1 SVG 的基本控制原理  29-30
    3.1.2 静止无功发生器控制器设计  30-31
  3.2 FPGA 内部模块的原理  31-41
    3.2.1 同步信号模块  31-35
    3.2.2 神经网络PID 控制模块  35-38
    3.2.3 运算模块  38-40
    3.2.4 脉冲触发模块  40
    3.2.5 主控制器  40-41
  3.3 外围硬件电路设计  41-43
    3.3.1 采样电路  41-42
    3.3.2 ADC 电路  42-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章 数字型静止无功发生控制器的实现  44-59
  4.1 同步信号原理设计  44-49
    4.1.1 数字型鉴相器的设计（DPD）  44-46
    4.1.2 数字型环路滤波器的设计（DLF)  46-47
    4.1.3 数控振荡器的设计（DCO)  47-48
    4.1.4 除N 计数器的设计  48
    4.1.5 全数字锁相环的总体设计实现  48-49
  4.2 神经PID 控制模块设计  49-55
    4.2.1 单神经元PID 的总体设计和分析  49-51
    4.2.2 单神经元PID 的总体设计的实现  51-52
    4.2.3 单神经元PID 各模块的实现  52-55
    4.2.4 单神经元PID 控制模块的RTL 结构图  55
  4.3 运算模块  55-56
  4.4 脉冲触发模块  56
  4.5 主控制器  56-58
  4.6 本章小结  58-59
第五章 仿真与实验结果的分析  59-62
  5.1 仿真结果的分析  59-61
    5.1.1 全数字锁相环仿真的实现  59-61
    5.1.2 神经PID 控制器的仿真  61
  5.2 本章小结  61-62
第六章 总结和展望  62-64
  6.1 本文工作总结  62-63
  6.2 展望  63-64
参考文献  64-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 数字电路 > 逻辑电路
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