静止无功发生器的电流检测和控制策略研究

论文摘要

柔性交流输电系统(FACTS)作为近年来出现的一项能有效改善电能质量的新技术,得到了飞速发展。作为柔性交流输电系统中的一项核心技术,静止无功发生器(SVG)由于其先进的控制性能和良好的补偿效果,成为当今电力系统柔性交流输电装置研制的热点。本文的目的是静止无功发生器的研究。其立足于低压配电系统或工业负荷补偿,且采用直接电流控制方法。本文首先论述了SVG的研究现状和发展趋势,分析了SVG的工作原理；然后介绍了无功检测方法,对检测环节进行了优化,详细介绍了优化的滤波器的设计步骤,在电网电压有畸变不平衡时,为了消除电流检测误差引入了一种改进的电流检测算法并进行电流检测计算。仿真和实验结果证明了该方法简单、实用且可行；介绍了SVG的控制策略,设计了基于直接电流控制的无功补偿控制策略,并对该控制方法进行了仿真验证；最后,为降低滞环控制的开关频率,本文引入了一种基于SVG的三态滞环控制策略。仿真结果证明三态滞环控制策略既保留了传统滞环控制响应快的优点,又明显降低了开关损耗,对于提高整个系统的运行效率有着重大的意义。建立了基于TMS320LF2407A DSP控制器的SVG实验系统,对基于静止无功发生器的直接电流控制策略进行了实验验证。实验结果表明该系统能根据参考电流实时发出系统所需要的无功电流,跟踪快,补偿性能好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 电力系统中无功功率的危害及补偿作用
• 1.3 无功补偿技术的发展和现状
• 1.3.1 同步调相机
• 1.3.2 并联电容器
• 1.3.3 并联电抗器
• 1.3.4 静止无功补偿器（SVC）
• 1.3.5 静止无功发生器（SVG）
• 1.4 论文的主要工作
• 2 无功检测环节的分析及优化
• 2.1 SVG无功电流检测方法技术简介
• 2.2 基于瞬时无功功率理论的检测法
• 2.2.1 p、q运算方式检测无功电流
• p、i_q运算方式检测无功电流'>2.2.2 i_p、i_q运算方式检测无功电流
• 2.3 无功检测环节的优化
• 2.3.1 数字低通滤波器的设计
• 2.3.2 用于无功、谐波及负序电流检测的数字滤波器优化设计
• 2.4 本章小结
• 3 SVG控制策略的仿真研究及开关频率分析
• 3.1 SVG的控制策略研究
• 3.1.1 电流的间接控制方式
• 3.1.2 电流的直接控制方式
• 3.2 SVG系统的仿真研究
• 3.2.1 EMTDC/PSCAD仿真环境介绍
• 3.2.2 系统仿真及结果分析
• 3.3 系统开关频率分析
• 3.3.1 SVG的滞环控制策略
• 3.3.2 仿真结果及分析
• 3.4 本章小结
• 4 SVG的实验系统研究
• 4.1 SVG硬件结构
• 4.1.1 SVG主电路参数的选取
• 4.1.2 SVG的控制电路
• 4.1.3. 电压型霍尔传感器的选择及设计
• 4.2 SVG软件系统设计
• 4.2.1 主程序
• 4.2.2 A/D中断子程序
• 4.2.3 数字滤波模块
• 4.2.4 PI程序
• 4.2.5 保护程序模块
• 4.2.6 模数转换模块（ADC）
• 4.3 实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 5 总结
• 5.1 论文完成的主要工作及结论
• 5.2 需进一步开展的工作
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间所发表的论文