【摘要】：當(dāng)今社會,電力系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和電能的應(yīng)用程度已經(jīng)成為衡量一個國家發(fā)展水平的重要指標(biāo)。隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,電網(wǎng)中的高精度電氣設(shè)備日益增多,各行各業(yè)對電能的質(zhì)量要求越來越高。電網(wǎng)中的無功功率會造成電壓下降、電流增大、線路損耗增大等損害,同時也對其他負(fù)載的工作狀況造成影響。所以對電網(wǎng)中的無功功率進(jìn)行補償具有重要意義。本文首先分析總結(jié)了閘管投切電容器(TSC)、晶閘管控制電抗器(TCR)以及靜止同步發(fā)生器(STATCOM)等無功功率補償裝置的特點,選擇了H橋級聯(lián)STATCOM裝置作為研究對象,并根據(jù)無功功率補償?shù)囊?設(shè)計了滿足實時性、可靠性以及準(zhǔn)確性要求的軟件系統(tǒng)。STATCOM裝置的軟件系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)通信單元以及上位機(jī)人機(jī)交互單元三個部分。其中,數(shù)據(jù)采集單元的功能包括控制采樣芯片實現(xiàn)對電網(wǎng)側(cè)信息的采集,并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算,獲取到電網(wǎng)中實時的無功電流。數(shù)據(jù)通信單元主要包括控制單元對設(shè)備整體的控制,以及數(shù)據(jù)在不同單元中的交換,本文中硬件采用平臺化的設(shè)計方式,分為母板和子板進(jìn)行功能開發(fā)設(shè)計,數(shù)據(jù)通信單元是各模塊之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)募~帶;經(jīng)過數(shù)據(jù)通信單元由DSP芯片將電網(wǎng)中的無功數(shù)據(jù)發(fā)送到FPGA芯片中;通過FPGA芯片采用載波移相調(diào)制方式產(chǎn)生IGBT的觸發(fā)信號,控制其輸出以達(dá)到補償?shù)男Ч?在ARM中進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的移植,通過Linux平臺下的應(yīng)用開發(fā)實現(xiàn)對STATCOM裝置的整體控制。同時開發(fā)了上位機(jī)人機(jī)交互單元,通過ModBus TCP協(xié)議實現(xiàn)STATCOM裝置與上位機(jī)的通訊,并經(jīng)過通信單元獲取DSP與FPGA中的狀態(tài)數(shù)據(jù)實現(xiàn)各模塊中信息的顯示,以便于查看電網(wǎng)以及STATCOM的運行情況,為STATCOM裝置安全可靠地運行提供了技術(shù)保障。最后,本文搭建試驗平臺驗證STATCOM裝置的功能,對軟件的動作可靠性、監(jiān)控數(shù)據(jù)實時性以及正確性進(jìn)行了測試。經(jīng)實驗證明,本文設(shè)計的軟件系統(tǒng)運行可靠,能夠?qū)崿F(xiàn)對無功功率的補償,同時上位機(jī)內(nèi)容顯示正確,實現(xiàn)了對STATCOM裝置實時狀態(tài)的有效監(jiān)控。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP311.52;TM761.12
【圖文】：

I(a) 容性工況，電流超前，吸收容性無功 (b) 感性工況，電流滯后，吸收感性無功圖2.11 理想狀態(tài)下 STATCOM 裝置工作情況將 STATCOM 裝置應(yīng)用到工程中，則不能忽略連接電抗器和設(shè)備本身的損耗（如管壓降、電阻損耗等），若將總損耗等效為單個器件電阻損耗，則 STATCOM 的電流超前和滯后狀態(tài)相量圖可表達(dá)為圖 2.12。ISUCU LUSUCU ILU(a)容性工況，電流超前，吸收容性無功 (b)感性工況，電流滯后，吸收感性無功圖2.12 工程應(yīng)用中 STATCOM 裝置工作情況綜合等效電路圖和向量圖可知，STATCOM 輸出電流表達(dá)式：S CU UIjX (2-4)STATCOM 輸出的單相視在功率為：S CSU US Uj L (2-5)STATCOM 裝置的功能為對電網(wǎng)中的無功進(jìn)行補償，從理論上來講，不會與電網(wǎng)之間產(chǎn)生有功功率的回饋。但是 STATCOM 裝置中的因含有可控硅、電容、電抗等器件，所以會存在等效電阻。因而，該裝置在運行的過程中會從電網(wǎng)側(cè)吸收少量的有功電流

U(a)容性工況，電流超前，吸收容性無功 (b)感性工況，電流滯后，吸收感性無功圖2.12 工程應(yīng)用中 STATCOM 裝置工作情況綜合等效電路圖和向量圖可知，STATCOM 輸出電流表達(dá)式：S CU UIjX (2-4)STATCOM 輸出的單相視在功率為：S CSU US Uj L (2-5)STATCOM 裝置的功能為對電網(wǎng)中的無功進(jìn)行補償，從理論上來講，不會與電網(wǎng)之間產(chǎn)生有功功率的回饋。但是 STATCOM 裝置中的因含有可控硅、電容、電抗等器件，所以會存在等效電阻。因而，該裝置在運行的過程中會從電網(wǎng)側(cè)吸收少量的有功電流，以達(dá)到維持直流側(cè)電壓平衡的目的。但是這部分有功與無功相比，比例非常小，故在理論分析中一般選擇忽略不計，可認(rèn)為 STATCOM 輸出電壓CU 與電網(wǎng)電壓SU

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2713060