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基于DSP控制的静止无功发生器的研究与试验

作　者: 陈新苗
导　师: 杭乃善
学　校: 广西大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 静止无功发生器逆变器绝缘栅双极晶体管数字信号处理器正弦脉宽调制
分类号: TM762
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 347次
引　用: 5次
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内容摘要

静止无功发生器(SVG)是柔性交流输电系统中的一种重要的控制器。它是电力行业世界前沿科技柔性交流输电系统中的重要组成部分。它将电力电子技术、计算机技术和现代控制技术应用于电力系统,通过对装置输出电压幅值、相位的控制,对电力系统的网络参数和网络结构实施灵活、快速的控制,从感性到容性的整个范围进行连续的无功调节,达到快速补偿系统对无功功率的需求,从而抑制电压波动并增强系统稳定性。本文介绍了静止无功发生器的发展和现状,分析了它的工作原理和控制方法,并设计了以电力电子元件IGBT为核心器件的功率主电路;由于数字信号处理器TMS320LF2407具有控制精度高、运行速度快和可靠性高等优点,通过学习它的硬件原理,掌握了它的使用方法,设计了以此处理器为基础的控制电路;结合数字信号处理器的软件编程特点,编写了以SPWM为核心内容的控制软件。结合以上的硬件电路和控制软件的设计,研制了SVG的实验装置,并且在实验室的环境下进行了多种特性试验。这些试验包括DSP输出的SPWM波形及其经驱动后的波形,逆变器空载及带惯性负载的输出电压波形,调节输出电压的幅值和相位。逆变器经滤波后的输出电压波形谐波成分少,其波形明显比系统电压波形好。这些试验证实了该装置的可行性,为研究SVG装置打下了良好的技术基础,同时也为SVG的进一步研究提供了实验平台。

全文目录

第一章引言  10-19
  1.1 课题的背景  10
  1.2 国内外研究现状  10-15
    1.2.1 国内的研究现状  10-14
      1.2.1.1 静止无功补偿技术逐渐成为主流  10-11
      1.2.1.2 具有饱和电抗器的无功补偿装置(SR)  11-12
      1.2.1.3 晶闸管控制电抗器(TCR)  12
      1.2.1.4 晶闸管投切电容器(TSC)  12-13
      1.2.1.5 新型静止无功发生器(SVG)  13-14
    1.2.2 国外的研究现状  14-15
  1.3 课题研究的意义  15-17
    1.3.1 无功给电力系统带来的影响  15-17
    1.3.2 无功补偿的作用  17
  1.4 研究目标与研究内容  17-18
    1.4.1 研究目标  17
    1.4.2 研究内容  17-18
      1.4.2.1 硬件部分  17-18
      1.4.2.2 软件部分  18
  1.5 论文的主要工作和亮点  18-19
第二章 SVG的工作原理及其控制方式  19-27
  2.1 SVG的工作原理  19-24
  2.2 SVG的控制方式  24-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章 SVG装置的硬件设计  27-44
  3.1 电力电子主回路的设计  28-32
    3.1.1 逆变电路的设计  28-31
    3.1.2 整流电路的设计  31-32
  3.2 主回路直流电容的选择  32-33
  3.3 逆变器IPM的缓冲电路  33
  3.4 IGBT门极驱动控制电路  33-35
  3.5 工作电源的设计  35
  3.6 TMS320LF2407 DSP的结构和特点  35-41
  3.7 采样信号预处理装置  41-42
    3.7.1 电压和电流信号转换电路  41-42
    3.7.2 电网频率跟踪模块  42
  3.8 滤波器  42-43
  3.9 本章小结  43-44
第四章 SVG装置硬件的软件设计  44-66
  4.1 初始化模块  46-47
    4.1.1 系统初始化模块  46-47
    4.1.2 外设初始化模块  47
  4.2 电网频率跟踪模块  47-48
  4.3 模数转换模块  48-51
  4.4 FFT及电量计算模块  51-55
    4.4.1 FFT计算方法  51-53
    4.4.2 数据格式  53-55
  4.5 SPWM脉冲输出模块  55-64
    4.5.1 SPWM调制的基本原理  56-57
    4.5.2 三个相关概念  57-58
    4.5.3 中值规则采样法生成SPWM波形  58-59
    4.5.4基于TMS320LF2407 DSP的SPWM波形的发生  59-60
    4.5.5实现SPWM脉冲输出的软件编程  60-64
  4.6 数字PI控制器的设计  64-65
  4.7 本章小结  65-66
第五章实验结果与分析  66-78
  5.1 检测电路的实验结果  66-69
    5.1.1 数据采集部分实验结果  66-67
    5.1.2 测频部分实验结果  67-69
  5.2 电力电子主回路实验结果  69-75
    5.2.1 2407 DSP输出的SPWM脉冲波形  69-71
    5.2.2 经驱动电路后的SPWM脉冲波形  71
    5.2.3 逆变器输出电压波形(空载情况)  71
    5.2.4 逆变器的输出波形(带惯性负载)  71-75
  5.3 逆变器输出经空载变压器升压的波形  75-76
  5.4 调节输出电压的幅值和相位  76-77
  5.5 本章小结  77-78
第六章总结  78-80
  6.1 本文工作总结  78-79
  6.2 展望  79-80
参考文献  80-83
致谢与声明  83-84
攻读学位期间发表的学术论文目录  84

基于DSP控制的静止无功发生器的研究与试验

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