直接电流控制的静止同步补偿器研究

论文摘要

随着各种精密用电设备对电能质量要求的不断提高,电能质量的无功补偿问题显得越来越重要,静止同步补偿器(STATCOM)作为无功补偿的有效方法逐步成为研究热点。本文的研究目的是研制一台采用直接电流控制算法的STATCOM装置,并对其进行数模混合的控制系统开发研究。本文首先分析了无功补偿的必要性以及STATCOM作为无功补偿器的先进性,介绍了静止无功发生器的工作原理;基于负载补偿的用户终端STATCOM特点,提出了基于瞬时无功功率理论的两种控制算法,并给出详细的数学推演及特点分析:随后进行装置的实现研究,包括采用三相变流器的主电路结构选取、参数设计,基于DSP(TMS320C32)的数模混合控制系统硬件电路的设计,以及相应的数字信号处理应用算法程序的编写;在此基础上进行仿真研究,最后给出本文的结论。本文所做的工作为STATCOM装置的开发提供了很好的技术积累,为进行进一步STATCOM的研究打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 无功功率补偿技术理论及意义
• 1.1.1 无功功率的概念
• 1.1.2 无功功率的产生
• 1.1.3 无功功率的影响
• 1.1.4 无功补偿的作用和意义
• 1.2 无功功率补偿装置的发展、研究现状及方向
• 1.2.1 发展
• 1.2.2 研究现状
• 1.2.3 目前存在的问题及研究方向
• 第二章 STATCOM装置的基本原理
• 2.1 STATCOM的工作原理
• 2.2 STATCOM的工作特性及SVC的比较
• 2.3 STATCOM控制方法
• 2.3.1 间接电流控制
• 2.3.2 直接电流控制
• 2.3.3 电流间接与直接控制的特点
• 2.3.4 本文STATCOM控制思想
• 2.4 用户终端STATCOM的特点
• 第三章 直流电流控制的指令信号产生及控制
• 3.1 直接电流控制理论基础
• 3.1.1 功率因数
• 3.1.2 瞬时无功功率理论
• 3.2 指令信号的生成
• 3.2.1 补偿谐波和基波无功
• 3.2.2 仅对基波无功进行补偿
• 3.3 电流跟踪控制
• 3.3.1 瞬时值比较方式
• 3.3.2 三角波比较方式
• 3.4 直流侧电压控制
• 第四章 系统主电路设计
• 4.1 主电路拓扑结构
• 4.1.1 输电系统用STATCOM
• 4.1.2 用户终端负载补偿的STATCOM
• 4.2 主电路参数设计及选取
• 4.3 IGBT模块驱动电路
• 第五章 数模混合的控制系统设计
• 5.1 数模混合控制系统整体结构
• 5.1.1 数字信号处理器（DSP）
• 5.1.2 控制系统结构
• 5.2 数字部分电路设计
• 5.2.1 TMS320C32处理系统
• 5.2.2 复杂可编程逻辑器件CPLD
• 5.3 模拟部分电路设计
• 5.3.1 电流跟踪电路设计
• 5.3.2 模拟信号调理电路
• 5.3.3 保护电路设计
• 5.4 控制系统软件设计
• 5.4.1 程序总体结构概述
• 5.4.2 TMS320C32系统软件框图
• 第六章 STATCOM的系统仿真
• 6.1 仿真建模
• 6.2 仿真结果
• 第七章 总结及展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表