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TCR-TSF型滤波补偿装置的研究

作　者: 孙晓武
导　师: 施火泉
学　校: 江南大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 谐波抑制 无功补偿 晶闸管控制电抗器 晶闸管投切滤波器 dq转换法
分类号: TM761
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着我国经济的迅速发展,冶金行业中越来越多的可逆型冷轧机、轧管机、穿孔机、电焊机等冲击性负荷接入电网。这类负荷为非线性负荷,功率因数比较低,运行时产生大量的谐波电流注入电网和造成电网电压波动与闪变及三相不平衡,降低了电网的供电质量,影响系统中的其他用户。本文首先分析谐波和无功功率的影响,接着分析了谐波抑制及无功补偿方面的相关理论及其各种装置的发展过程。然后详细分析了TCR、TSF装置的原理和特点。在相对成熟的TCR、TSF装置的基础上,分析了TCR-TSF型滤波补偿装置的工作原理和控制方法。采用基于瞬时无功功率理论的dq同步坐标变换法来检测系统电压、电流、有功功率、无功功率和补偿导纳的计算方法,分析了TSF投切策略和TCR控制角的计算方法及控制方案。设计了以TI公司DSP处理器TMS320F2812为核心的控制系统。在控制系统的硬件方面,完成了控制器的信号采集及调理电路、同步检测电路、AD采样电路以及DSP外围电路设计和调试,并完成了TCR脉冲传送电路、TSF过零触发电路的设计。在控制系统的软件方面,进行了控制器的采样、计算、触发等程序模块的编写。最后利用MATLAB的Simulink工具箱建立TCR-TSF型滤波补偿装置模型进行仿真实验,并分别进行TCR、TSF性能实验。实验结果表明TCR-TSF滤波补偿装置有较好的谐波抑制及无功补偿功能、很好的动态响应性能,同时也验证了控制策略的有效性和可行性,能够实现预期的功能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 课题的背景及意义  7
  1.2 谐波和无功功率对电网电能质量影响  7-9
  1.3 国内外研究状况及发展趋势  9-11
  1.4 本文的主要内容  11-13
第二章 TCR-TSF型滤波补偿装置基本原理  13-27
  2.1 无功补偿和谐波抑制  13-18
    2.1.1 无功补偿原理  13-15
    2.1.2 谐波抑制原理  15-18
  2.2 晶闸管控制电抗器  18-20
    2.2.1 晶闸管控制电抗器的基本工作原理  18
    2.2.2 晶闸管控制电抗器的主要接线形式  18-19
    2.2.3 晶闸管控制电抗器的控制基础  19-20
  2.3 晶闸管投切滤波器  20-22
    2.3.1 晶闸管投切滤波器的基本原理  20-21
    2.3.2 晶闸管投切滤波器投切时刻的选取  21-22
    2.3.3 晶闸管投切滤波器的控制基础和主要接线形式  22
  2.4 TCR-TSF型滤波补偿装置  22-25
    2.4.1 TCR-TSF型滤波补偿装置的结构  23
    2.4.2 TCR-TSF型滤波补偿装置的工作原理  23-24
    2.4.3 TCR-TSF型滤波补偿装置谐波抑制机理  24-25
    2.4.4 TCR-TSF型滤波补偿装置基本控制原理  25
  2.5 本章小结  25-27
第三章 装置的检测方法及控制策略  27-33
  3.1 系统变量的检测及算法  27-30
    3.1.1 无功电流的检测  27
    3.1.2 基于瞬时无功理论的功率检测方法及其算法  27-30
  3.2 控制策略  30-32
    3.2.1 控制策略  30-32
    3.2.2 控制方式  32
  3.3 本章小结  32-33
第四章 控制系统的设计  33-49
  4.1 TCR-TSF型滤波补偿装置组成及控制系统  33-34
  4.2 控制系统的硬件设计  34-44
    4.2.1 DSP处理器TMS320F2812简介  34-35
    4.2.2 模拟信号采集电路  35-37
    4.2.3 同步信号检测电路  37-38
    4.2.4 AD转换电路  38
    4.2.5 TCR脉冲发生板硬件设计  38-39
    4.2.6 TSF过零触发电路  39-41
    4.2.7 其他电路  41-43
    4.2.8 装置的保护及实现  43-44
  4.3 控制系统的软件设计  44-47
    4.3.1 控制系统的软件  44
    4.3.2 DSP的软件设计  44-47
  4.4 抗干扰措施  47
  4.6 本章小结  47-49
第五章 仿真及实验  49-59
  5.1 仿真实验研究  49-52
    5.1.1 仿真实验的目的  49
    5.1.2 仿真模型建立  49
    5.1.3 仿真参数  49-50
    5.1.4 仿真结果  50-52
    5.1.5 仿真结果分析及讨论  52
  5.2 TCR、TSF功能实验  52-58
    5.2.1 试验原理图  53
    5.2.2 TCR性能试验  53-57
    5.2.3 TSF性能试验  57-58
    5.2.4 试验结果分析及讨论  58
  5.3 本章小结  58-59
第六章 课题总结与展望  59-61
  6.1 工作总结  59
  6.2 不足和展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文  66

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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
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