静止无功发生器联合补偿协调控制研究

论文摘要

随着科技的发展和人们生活水平的提高,电能质量问题越来越突出,无功补偿和谐波治理已经成为输配电系统中迫切需要的手段。作为一种新型的无功补偿装置,静止无功发生器——SVG(Static Var Generator)拥有广阔的发展前景。但是,SVG主电路中的电力半导体开关器件有其额定的电压和电流,单台SVG的补偿容量要受到它们的限制,当补偿容量较大时,单台SVG很难满足补偿要求。本文以扩大补偿容量,提高设备利用率为目的,研究静止无功发生器的联合补偿,选择适当的协调控制策略,根据各台SVG的额定容量合理地分配补偿容量,优化资源配置,补偿无功和谐波,提高电能质量。分析静止无功发生器补偿无功的基本原理,介绍瞬时无功功率理论基本内容,采用基于瞬时无功功率理论的i p ? iq算法对无功和谐波电流进行检测。提出一种改进的滑窗迭代离散傅里叶变换检测算法,用来提取信号的基波信息。应用Matlab/simulink建立SVG补偿谐波和无功的仿真模型。分析SVG主电路控制方法的优缺点,分析滞环比较控制的特点,提出一种基于滞环比较控制的改进控制方法——双采样定时比较控制方法,目的是提高系统的开关频率,优化电流跟踪控制效果,减轻软件设计压力。利用LabVIEW编写人工界面,对三相电流和电压的波形进行实时显示,实时监测,分析电压和电流的谐波含量以及系统的功率因数,并且利用LabVIEW优异的可移植性,将程序生成扩展名为exe的可执行文件,在Wince系统中运行。介绍静止无功发生器联合补偿的协调控制方法,搭建SVG联合运行的实验平台,验证无功和谐波电流检测算法以及双采样定时比较控制方法,并且验证所选的协调控制方法,验证SVG联合补偿的补偿效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 动态无功补偿装置的发展
• 1.3.1 同步调相机（SC）
• 1.3.2 静止型无功补偿装置（SVC）
• 1.3.3 采用全控型器件的静止无功发生器（SVG）
• 1.3.4 各种无功功率动态补偿装置的比较
• 1.4 国内外的研究现状
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第2章 SVG基本原理和无功及谐波电流检测
• 2.1 SVG的基本原理
• 2.2 瞬时无功功率理论
• 2.3 无功电流检测
• 2.3.1 A相相电压基波信息的提取
• 2.3.2 对直流侧电压的控制
• 2.4 谐波电流的检测
• 2.4.1 检测算法介绍
• 2.4.2 低通滤波器的设计
• 2.5 单台SVG仿真分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 双采样定时比较控制方法
• 3.1 SVG主电路控制方式
• 3.1.1 电流的间接控制
• 3.1.2 电流的直接控制
• 3.2 跟踪型PWM控制技术
• 3.2.1 三角波比较方式
• 3.2.2 滞环比较方式
• 3.3 定时比较控制方式
• 3.4 双采样定时比较控制
• 3.4.1 双采样定时比较控制方式原理及仿真
• 3.4.2 双采样定时比较控制的实验验证
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于LabVIEW的静止无功发生器监测系统
• 4.1 LabVIEW简介
• 4.1.1 LabVIEW与虚拟仪器
• 4.1.2 LabVIEW的特点
• 4.1.3 LabVIEW的发展历程
• 4.1.4 LabVIEW的编程步骤
• 4.2 基于LabVIEW的静止无功发生器监测系统
• 4.2.1 监测系统的基本功能
• 4.2.2 程序初始化
• 4.2.3 标志位的判断
• 4.2.4 数据的接收
• 4.2.5 数据的分析处理
• 4.2.6 故障记录
• 4.2.7 显示区域页面的切换
• 4.2.8 实际应用
• 4.3 本章小结
• 第5章 静止无功发生器联合补偿
• 5.1 静止无功发生器主电路结构
• 5.2 静止无功发生器参数设计
• 5.2.1 IGBT的选择
• 5.2.2 直流侧电容的选择
• 5.2.3 驱动电路设计
• 5.2.4 保护电路设计
• 5.2.5 连接电抗器的选择
• 5.2.6 输出滤波器参数设计
• 5.3 SVG控制系统
• 5.3.1 控制系统工作原理
• 5.3.2 软件流程
• 5.4 实验装置
• 5.5 两台SVG联合补偿的仿真
• 5.5.1 两台SVG补偿无功仿真结果
• 5.5.2 两台SVG补偿谐波的仿真
• 5.6 实验波形
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢