变压器耦合双桥式静止无功发生器的研究

论文摘要

由于电力电子用电设备被广泛地采用,由此可能造成电网电能质量下降。静止无功发生器对电网电能质量具有明显的改善作用。但常规静止无功发生器存在电压低、补偿容量小、响应速度慢等问题,使得目前没有大范围推广使用。本论文研究了变压器耦合双桥式静止无功发生器,该静止无功发生器能够较好地解决所存在的问题。本文的主要研究工作如下：首先概述了无功补偿装置及其国内外研究现状。接下来提出了新型静止无功发生器的拓扑结构,介绍了工作原理,建立了动态数学模型。然后研究了系统正序电压及无功电流的实时检测方法。采用低延时基波正正序无功电流检测算法,利用单相电压微分再联合该单相电压来构造电网电压的同步旋转角,再从中提取基波正序无功电流分量,避免了锁相环节的延时,同时也克服了一般基波正序无功电流检测方法在三相负荷不平衡时的局限性。接下来分析比较了电流间接控制和电流直接控制的特点,着重分析了三角波比较PWM产生法和空间电压矢量PWM产生法的电流直接控制法在所提静止无功发生器中的应用。最后对变压器耦合双桥式静止无功发生器进行了详细的仿真研究,结果表明,该静止无功发生器既能实现单补偿(仅补偿基波正序无功),也能实现全补偿(补偿基波正序无功、谐波电流和不平衡电流等),且性能较佳。通过搭建简化的实验平台和实验研究,验证了文中所提算法的正确性、实时性和有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 无功补偿装置及其国内外研究现状
• 1.2.1 无功补偿装置的基本状况
• 1.2.2 无功补偿装置的国内外研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 新型静止无功发生器的系统结构及其工作原理
• 2.1 静止无功发生器的基本结构
• 2.2 新型静止无功发生器的系统结构
• 2.3 动态无功功率补偿的基本工作原理及其作用
• 2.3.1 动态无功功率补偿的原理
• 2.3.2 新型静止无功发生器的原理及其作用
• 2.4 静止无功发生器的动态数学模型
• 2.5 小结
• 第3章 系统正序电压及无功电流的实时检测
• 3.1 瞬时功率理论及其应用
• 3.2 系统正序电压的实时检测
• 3.2.1 传统基波正序电压检测方法
• 3.2.2 低延时基波正序电压检测方法
• 3.3 基波无功电流的实时检测
• p-i_q检测法'>3.3.1 i_p-i_q检测法
• p-i_q检测法'>3.3.2 i_p-i_q检测法
• 3.3.3 低延时基波正序无功电流检测法
• 3.4 小结
• 第4章 静止无功发生器装置的控制方式
• 4.1 静止无功发生器装置控制方法概述
• 4.2 电流间接控制法
• 4.2.1 单δ控制法
• 4.2.2 δ与θ混合控制法
• 4.3 电流直接控制法
• 4.3.1 三角波比较PWM产生法
• 4.3.2 空间电压矢量PWM产生法
• 4.4 小结
• 第5章 新型静止无功发生器装置仿真与实验分析
• 5.1 新型静止无功发生器装置结构
• 5.1.1 新型静止无功发生器装置的主电路结构
• 5.1.2 新型静止无功发生器装置的控制结构
• 5.2 新型静止无功发生器装置的仿真分析
• 5.2.1 新型静止无功发生器装置基波正序电压检测算法仿真
• 5.2.2 新型静止无功发生器装置基波正序无功电流检测算法仿真
• 5.2.3 新型静止无功发生器装置控制算法仿真
• 5.3 静止无功发生器装置的实验分析
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 部分硬件原理图和PCB图