本文關(guān)鍵詞：高壓級(jí)聯(lián)型SVG控制方法研究與裝置研制

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【摘要】：近幾十年以來(lái),隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,一種基于H橋結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)多電平電能質(zhì)量補(bǔ)償器以其具有較強(qiáng)的模塊化設(shè)計(jì)、易擴(kuò)展、優(yōu)越的輸出性能等優(yōu)點(diǎn)成為了高壓無(wú)功功率補(bǔ)償器的研究熱點(diǎn)。本文以基于H橋結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)型靜止無(wú)功發(fā)生器(static var generation,SVG)作為研究對(duì)象,主要工作如下：一、介紹了電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋尘�、目的和意義,針對(duì)中高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置種類較多,對(duì)比分析了幾種常見的無(wú)源型補(bǔ)償裝置和有源型補(bǔ)償裝置,表明在35KV及以下電壓等級(jí)配電網(wǎng)中,基于H橋結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)型SVG具有很大的發(fā)展前景。二、闡述了級(jí)聯(lián)型SVG的基本工作原理,建立級(jí)聯(lián)型SVG在abc三相靜止坐標(biāo)系和αp坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。對(duì)雙極性和單極倍頻載波移相SPWM調(diào)制策略進(jìn)行對(duì)比分析和仿真驗(yàn)證,選取單極倍頻CPS-SPWM調(diào)制作為級(jí)聯(lián)型SVG的調(diào)制策略,可以得到更高的等效開關(guān)頻率和更接近正弦波的電壓波形輸出。三、針對(duì)三相星型SVG的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出了其整體控制策略。進(jìn)而分析了級(jí)聯(lián)型SVG對(duì)公共連接點(diǎn)電壓控制的原理及其實(shí)現(xiàn)方法,內(nèi)環(huán)電流跟蹤控制采用基于兩相正交αβ靜止坐標(biāo)系中的準(zhǔn)PR控制策略,電流分量無(wú)耦合。對(duì)子模塊電容電壓不平衡進(jìn)行分析,并設(shè)計(jì)分層式電壓平衡控制,上層采用傳統(tǒng)的PI控制,下層通過(guò)在電流內(nèi)環(huán)控制輸出的調(diào)制信號(hào)上疊加上一個(gè)有功電壓矢量來(lái)實(shí)現(xiàn)子模塊電壓平衡控制。最后通過(guò)仿真驗(yàn)證所述控制方法的有效性和可行性。四、分析了級(jí)聯(lián)型SVG子模塊直流側(cè)電壓波動(dòng)的原因及影響因素,指出了直流側(cè)電壓二倍頻波動(dòng)的來(lái)源。由于二倍頻波動(dòng)的存在,在控制電路直流側(cè)電壓采樣環(huán)節(jié)必將引入濾波器。針對(duì)采用二階低通濾波器和二階帶阻濾波器兩種不同濾波器作為直流側(cè)電壓采樣反饋環(huán)節(jié),利用連續(xù)系統(tǒng)下的勞思—赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù),并結(jié)合電壓閉環(huán)系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布圖和根軌跡圖,分析得出在采用不同濾波器時(shí)電壓穩(wěn)定應(yīng)滿足的條件。通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了所述穩(wěn)定性條件的有效性和正確性。五、設(shè)計(jì)一臺(tái)額定電壓為10kV、容量為±2Mvar的三相星型SVG,包括了裝置的主電路硬件設(shè)計(jì)、控制電路硬件和控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)三大部分。通過(guò)對(duì)主電路和控制電路的硬件調(diào)試,完成了單相級(jí)聯(lián)SVG裝置的基本調(diào)試,對(duì)已經(jīng)完成的低壓和高壓?jiǎn)蜗嗉?jí)聯(lián)SVG進(jìn)行了說(shuō)明介紹,表明了本章所述硬件電路設(shè)計(jì)的正確性。本文針對(duì)中高壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量補(bǔ)償器展開研究,設(shè)計(jì)了H橋拓?fù)涞募?jí)聯(lián)型SVG,提出了三相星型SVG的整體控制策略,并對(duì)子模塊電壓穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。搭建了級(jí)聯(lián)型SVG主電路和控制電路的硬件平臺(tái)及仿真平臺(tái),驗(yàn)證了所提控制策略。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)功補(bǔ)償 級(jí)聯(lián)型SVG 控制策略 電壓穩(wěn)定性分析 裝置研制
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM761
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題的研究背景、目的和意義10-11
• 1.2 無(wú)功補(bǔ)償裝置的發(fā)展概況11-13
• 1.3 SVG的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 SVG拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.2 SVG調(diào)制策略的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 SVG控制策略的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第2章 級(jí)聯(lián)型SVG原理、建模與調(diào)制策略20-30
• 2.1 級(jí)聯(lián)型SVG的基本工作原理20-22
• 2.1.1 級(jí)聯(lián)型SVG等效電路20-21
• 2.1.2 級(jí)聯(lián)H橋工作原理21-22
• 2.2 級(jí)聯(lián)型SVG的主電路結(jié)構(gòu)22-23
• 2.3 級(jí)聯(lián)型SVG的數(shù)學(xué)建模23-25
• 2.3.1 基于abc坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型24
• 2.3.2 基于αβ坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.4 級(jí)聯(lián)型SVG的調(diào)制策略25-29
• 2.4.1 雙極性CPS-SPWM調(diào)制原理26-27
• 2.4.2 單極倍頻CPS-SPWM調(diào)制原理27-28
• 2.4.3 CPS-SPWM仿真28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 三相星型SVG控制策略研究及仿真分析30-43
• 3.1 三相星型SVG的整體控制30-31
• 3.2 三相星型SVG電網(wǎng)電壓控制31-33
• 3.3 三相星型SVG電流跟蹤控制33-35
• 3.4 三相星型SVG直流側(cè)電容電壓控制35-38
• 3.4.1 直流側(cè)電容電壓不平衡分析35-36
• 3.4.2 直流側(cè)電容電壓平衡控制36-38
• 3.5 三相星型SVG仿真分析38-41
• 3.6 本章小結(jié)41-43
• 第4章 三相星型SVG直流側(cè)電壓穩(wěn)定性分析43-53
• 4.1 三相星型SVG直流側(cè)電壓波動(dòng)及影響因素43-44
• 4.2 三相星型SVG直流側(cè)電壓穩(wěn)定性分析44-50
• 4.2.1 二階低通濾波器對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響45-48
• 4.2.2 二階帶阻濾波器對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響48-50
• 4.3 三相星型SVG直流側(cè)電壓穩(wěn)定性仿真研究50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 級(jí)聯(lián)型SVG裝置研制53-74
• 5.1 引言53-54
• 5.2 SVG主電路硬件設(shè)計(jì)54-56
• 5.2.1 級(jí)聯(lián)H橋單元數(shù)的計(jì)算54
• 5.2.2 直流側(cè)電容選型54-55
• 5.2.3 連接電抗器選型55
• 5.2.4 功率開關(guān)模塊的選型55-56
• 5.2.5 驅(qū)動(dòng)器的選型56
• 5.3 控制電路硬件設(shè)計(jì)56-66
• 5.3.1 DSP+FPGA的主控制器設(shè)計(jì)57-58
• 5.3.2 信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì)58-60
• 5.3.3 過(guò)零捕獲電路設(shè)計(jì)60-61
• 5.3.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì)61-64
• 5.3.5 驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展板硬件設(shè)計(jì)64-66
• 5.4 級(jí)聯(lián)型SVG控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)66-69
• 5.4.1 DSP軟件設(shè)計(jì)66
• 5.4.2 FPGA軟件設(shè)計(jì)66-69
• 5.5 級(jí)聯(lián)型SVG實(shí)驗(yàn)研究69-73
• 5.6 本章小結(jié)73-74
• 總結(jié)和展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-81
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間獲得的研究成果81

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8 江友華;方R，

本文編號(hào)：1113969