基于F2812 DSP的新型静止无功发生器的设计

论文摘要

无功补偿是保持电力系统平稳运行的主要手段之一。数字控制的新型静止无功发生器(ASVG)以其对系统无功功率补偿的优越性能,成为目前电力系统中最具代表性的无功控制装置之一,是近年来电力系统及控制领域研究的热点。本文介绍了ASVG的研究现状,深入分析了它的工作原理,并建立了数学模型。对无功电流的检测,文章采用基于瞬时无功功率理论的瞬时检测法以增强系统实时性。为减小稳态误差和改善输出波形,文章采用电流间接闭环控制策略,通过调节主电路逆变器输出电压幅值和相位来间接控制无功电流。由于触发脉冲是ASVG的最终有效信号,从工程实际出发,本文提出对称规则采样双极性SPWM调制技术作为触发脉冲的产生方法以便产生可调正弦电压,并对该技术加以重点论述。在此基础上,本文设计了ASVG装置的硬件电路,包括以IGBT功率器件为核心的主电路,基于TI公司的TMS320F2812 DSP芯片为核心处理器的ASVG数字控制系统硬件平台。软件部分,采用C语言,遵循模块化结构原则,编写了以SPWM调制技术为核心内容的系统软件。整个设计充分利用DSP强大的数据处理能力和丰富的外设资源,从而完成测量、控制、实时计算、参数显示、动态补偿无功等任务。最后,本文通过搭建的ASVG软硬件实验平台对ASVG进行了实验研究,给出了实验结果。实验结果达到了预期设计的装置输出电压、电流可调,频率与电网保持一致的目标,整个设计有效可行,为ASVG装置的进一步研究奠定了良好的技术基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景
• 1.2 无功补偿概述
• 1.2.1 无功补偿的作用
• 1.2.2 无功补偿装置的发展历程
• 1.3 新型静止无功发生器（ASVG）成为无功补偿装置的发展方向
• 1.3.1 ASVG的优越性能
• 1.3.2 ASVG国内外研究现状分析
• 1.4 本课题的研究意义
• 1.5 本课题的研究目标、主要工作及内容安排
• 第二章 无功功率理论与无功电流检测
• 2.1 传统无功功率理论
• 2.2 瞬时无功功率理论
• 2.3 无功电流检测
• 2.4 本章小节
• 第三章 ASVG的原理分析与控制方式
• 3.1 ASVG的基本结构
• 3.2 ASVG的工作原理
• 3.2.1 不计装置损耗
• 3.2.2 计及装置损耗
• 3.3 ASVG的数学模型
• 3.4 ASVG的控制方式
• 3.4.1 控制机理
• 3.4.2 SPWM调制技术
• 3.4.3 本装置的控制策略
• 3.5 本章小结
• 第四章 ASVG装置硬件部分设计
• 4.1 ASVG总体构成
• 4.2 主电路设计
• 4.3 DSP处理电路
• 4.4 电压、电流信号检测调理电路设计
• 4.5 测频电路设计
• 4.6 IGBT驱动设计
• 4.6.1 驱动电路
• 4.6.2 驱动电源
• 4.7 液晶显示电路设计
• 4.8 过流保护电路设计
• 4.9 本章小结
• 第五章 ASVG装置软件部分设计
• 5.1 开发环境简介
• 5.2 本系统软件主流程
• 5.3 各模块程序设计
• 5.3.1 DSP初始化模块
• 5.3.2 测频模块
• 5.3.3 AD转换模块
• 5.3.4 数据处理模块
• 5.3.5 SPWM脉冲产生模块
• 5.3.6 数字PI调节器模块
• 5.3.7 液晶显示模块
• 5.4 本章小结
• 第六章 实验结果与分析
• 6.1 信号检测调理及数据采集实验
• 6.2 测频实验
• 6.3 SPWM脉冲实验
• 6.4 逆变器输出电压、电流波形实验
• 6.5 液晶显示实验
• 6.6 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和研究成果