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基于DSP静止无功发生器的研究

作　者: 杨建民
导　师: 韩如成；智泽英
学　校: 太原科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 无功补偿 静止无功发生器(SVG) 逆系统PI控制 数字信号处理器(DSP)
分类号: TM761.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


电网电压质量的好坏对工业的发展和人们生活的提高都有着非常重要的作用,而采取无功补偿的方法是维持电网系统稳定运行的重要方法之一。随着电力电子半导体器件向着全控型化、大容量化、集成化和高频化的方向不断的提高,传统的无功补偿装置越来越快的被现代静止无功补偿装置所取代。静止无功发生器(SVG)以其较快的动态响应速度、较宽的运行范围等优点,使其在变流技术研究领域中处于比较活跃的地位,成为了柔性交流输电系统(FACTS)中一个非常重要的补偿设备之一。本文提出了一种基于DSP的静止无功发生器的研究方案,首先,概述了无功补偿技术的发展过程及研究现状,接着深入分析了SVG的工作原理以及建模方法,并利用开关函数建立了其稳态和动态数学模型,为下一步的仿真和SVG控制做好基础准备。同时,比较了常用的无功电流检测方法,重点介绍了瞬时无功功率理论,接着简要论述了直接控制和间接控制这两种电流控制方法的优缺点,选择了基于单变量间接控制的逆系统PI控制策略作为本文的控制方法,通过MATLAB软件仿真分析其正确性和可行性。本文采用TMS320F2810DSP芯片做为控制核心,它具有更高的控制精度、更快的运算速度,通过对其硬件原理和外围模块的学习,学会了其使用方法,在此基础上,设计出了SVG基于DSP控制的硬件电路和软件控制系统。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 无功补偿研究背景及意义  9-10
  1.2 无功补偿装置发展历程  10-14
    1.2.1 并联电容器  10
    1.2.2 同步调相机  10-11
    1.2.3 静止无功补偿器  11-13
    1.2.4 全控型器件的静止无功发生器(SVG )  13-14
  1.3 SVG 国内外研究现状分析  14-15
  1.4 研究目的及主要内容  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第二章 SVG 的工作原理及建模  17-27
  2.1 SVG 的工作原理  17-19
  2.2 SVG 的建模研究  19-25
    2.2.1 αβ与dq 坐标变换理论  19-21
    2.2.2 建立 SVG 的数学建模  21-25
  2.3 本章小结  25-27
第三章 SVG 控制系统研究  27-47
  3.1 无功电流的检测方法概述  27-28
  3.2 基于瞬时无功功率理论的检测方法  28-32
    3.2.1 瞬时无功功率理论  28-29
    3.2.2 基于dq 变换的检测方法  29-31
    3.2.3 dq 检测方法仿真结果  31-32
  3.3 SVG 的控制策略研究  32-36
    3.3.1 控制方法概述  32-33
    3.3.2 电流的间接控制  33-35
    3.3.3 电流的直接控制  35-36
  3.4 本文的控制方法  36-41
    3.4.1 逆系统理论  37-39
    3.4.2 逆系统设计步骤  39
    3.4.3 SVG 逆系统控制方案  39-40
    3.4.4 控制性能仿真  40-41
  3.5 SVG 的 SVPWM 调制技术  41-46
    3.5.1 常见的 PWM 控制方法  41-42
    3.5.2 空间矢量 PWM(SVPWM)控制方法  42-46
  3.6 本章小结  46-47
第四章 SVG 控制系统仿真  47-55
  4.1 SIMULINK 仿真技术概述  47-48
  4.2 建立SVG 仿真模型  48-51
    4.2.1 主电路模块  49
    4.2.2 电源和负载模块  49
    4.2.3 无功电流检测模块  49-50
    4.2.4 逆系统 PI 控制模块  50-51
    4.2.5 SVPWM 信号产生模块  51
  4.3 仿真结果及分析  51-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章 基于 DSP 的软硬件设计  55-69
  5.1 SVG 控制系统的总体框图  55-56
  5.2 硬件电路的设计  56-62
    5.2.1 主电路的设计  56-59
    5.2.2 IGBT 驱动电路的设计  59-60
    5.2.3 保护电路的设计  60-61
    5.2.4 电压、电流采样电路的设计  61-62
  5.3 控制系统软件的设计  62-67
    5.3.1 DSP 配置简介  62-64
    5.3.2 初始化模块  64-65
    5.3.3 过零检测模块  65
    5.3.4 数据采集模块  65-66
    5.3.5 dp 变化及反变化模块  66-67
    5.3.6 TMS320F2812 的PWM 脉冲生成模块  67
  5.4 本章小结  67-69
第六章 实验结果与分析  69-73
  6.1 检测电路实验  69-70
  6.2 SVPWM 脉冲实验  70
  6.3 SVG 主电路的实验  70-71
  6.4 本章小结  71-73
第七章 工作总结与展望  73-75
  7.1 全文所做工作的总结  73
  7.2 对今后工作的展望  73-75
参考文献  75-79
致谢  79-81
攻读学位期间发表的论文  81-82

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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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