【摘要】：近年來(lái),隨著煤礦企業(yè)的發(fā)展壯大,礦井的安全以及效率問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。由于三相異步電動(dòng)機(jī)等無(wú)功負(fù)荷的存在,煤礦井下供電系統(tǒng)的功率因數(shù)長(zhǎng)期運(yùn)行在0.4～0.7之間,電壓損失大,電能損耗嚴(yán)重,并影響設(shè)備的正常啟動(dòng),從而降低了供電質(zhì)量。事實(shí)上,礦井供電系統(tǒng)的合理運(yùn)行在很大程度上決定了煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。針對(duì)以上問(wèn)題,本文研制了一套用于煤礦井下供電系統(tǒng)的靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG),采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和電壓穩(wěn)定性,對(duì)于煤礦企業(yè)節(jié)能減耗、保證安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。本文主要的研究?jī)?nèi)容如下： 在分析國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,研究了無(wú)功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償原理,結(jié)合煤礦井下供電系統(tǒng)及用電負(fù)荷的實(shí)際情況,闡述井下無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋匾?分析比較了SVG的各種優(yōu)點(diǎn)并說(shuō)明了其應(yīng)用于礦井供電系統(tǒng)的合理性和優(yōu)越性。 介紹了SVG的常見(jiàn)主電路結(jié)構(gòu),通過(guò)分析SVG主電路的工作相量圖,闡明了SVG的工作原理。建立了SVG數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了其在三相靜止坐標(biāo)系(a,b,c)和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(d,q)的數(shù)學(xué)表示,分析了兩種不同坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)。在數(shù)學(xué)模型的建立過(guò)程中,論述了坐標(biāo)變換的原理,明確了坐標(biāo)變換的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。根據(jù)所設(shè)定的補(bǔ)償容量和電壓等級(jí)并結(jié)合工程實(shí)際,選取了主電路的參數(shù)。 在介紹三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論和傳統(tǒng)無(wú)功電流檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上,采用ip-iq法進(jìn)行無(wú)功電流的檢測(cè),在該方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中對(duì)αβ-dq坐標(biāo)變換矩陣進(jìn)行了創(chuàng)新性的改造。分析了SVG的間接電流控制法和直接電流控制法,重點(diǎn)介紹了直接電流控制中的固定開(kāi)關(guān)頻率PWM控制和滯環(huán)PWM控制,并比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)以及不同的應(yīng)用場(chǎng)合。針對(duì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下有功電流ip和無(wú)功電流iq的耦合問(wèn)題,采取了前饋解耦的方法實(shí)現(xiàn)了各自的獨(dú)立控制。研究了空間矢量SVPWM調(diào)制技術(shù)的原理及實(shí)現(xiàn)法則,最后制定了本系統(tǒng)的控制策略即基于固定開(kāi)關(guān)頻率的跟蹤指令電壓SVPWM直接電流控制。 設(shè)計(jì)了SVG裝置的硬件電路,基于DSP-TMS320LF2407A,形成了整個(gè)硬件系統(tǒng)。主要包括信號(hào)檢測(cè)調(diào)理電路、控制器最小系統(tǒng)電路、功率器件驅(qū)動(dòng)電路和系統(tǒng)保護(hù)電路等。選取了各電路的參數(shù),在所設(shè)計(jì)電路原理的基礎(chǔ)上,完成了PCB電路板的繪制工作。基于DSP軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS3.1,開(kāi)發(fā)了SVG裝置的軟件程序。主要包括DSP初始化配置程序、數(shù)據(jù)發(fā)送主程序、保護(hù)子程序、電網(wǎng)頻率計(jì)算子程序、交流電壓幅值計(jì)算子程序、PI調(diào)節(jié)子程序和SVPWM脈沖生成子程序等。采用觸摸屏實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)了人機(jī)界面的畫(huà)面結(jié)構(gòu),編寫(xiě)了DSP和觸摸屏的通訊程序,實(shí)現(xiàn)了操作人員和控制系統(tǒng)之間的信息交換。 根據(jù)軟硬件設(shè)計(jì)方案,搭建了SVG裝置的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。完成了SVG裝置硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)各部分的調(diào)試工作,并解決了調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,硬件電路穩(wěn)定可靠、功能完善,軟件程序結(jié)構(gòu)合理、執(zhí)行速度塊,為系統(tǒng)的進(jìn)一步完善和優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

就可以得到實(shí)際的直流側(cè)電壓值，這就是直流側(cè)電壓的擬合。調(diào)節(jié)直流側(cè)的實(shí)際電壓值，并讀取程序中對(duì)應(yīng)的采樣值，就可以得到如圖5-8所示的懫樣值與實(shí)際值的線性關(guān)系。從圖中可以看到，各點(diǎn)都分布在擬合的直線上，效果比較理想。在程序中，將直流側(cè)電壓采樣值通過(guò)擬合公式進(jìn)行計(jì)算，就可以得到實(shí)際的直60

Fig.5-8 Relation curve of between DC voltage sampling value and actual value2、負(fù)載電流的AD采樣程序負(fù)載電流是交流電流，交流電也可以用擬合的方式來(lái)確定采樣值和實(shí)際值的只不過(guò)交流側(cè)的電流瞬時(shí)值是變化的，，所以采樣的時(shí)候要采集實(shí)際電流的最讀取CCS中對(duì)應(yīng)的最大值，通過(guò)最大值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)擬合各個(gè)瞬時(shí)值的采樣值的曲線。a相負(fù)載電流的擬合曲線如圖5-9所示。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM761.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2574050