基于PWM变换技术的SVG研究

论文摘要

目前,电力系统存在无功补偿容量不足,大部分补偿装置补偿手段落后,难以满足系统补偿要求的问题,SVG提供了一个很好的解决方案。迄今为止的研究和应用,侧重于高压大容量SVG的研制。本文针对电网的无功补偿和有害电流滤除问题,提出间接和直接电流控制两种SVG方案,本文采用直接电流控制。本文首先介绍了静止无功发生器的发展和现状,分析了它的工作原理和控制方法。在对SVG的理论研究和控制方法研究的基础上,设计了大容量的基于DSP的静止无功发生器的试验装置。给出了主电路结构图、控制器硬件电路图和系统软件的各个功能模块工作流程图。在主电路结构中,以全控型电力电子开关器件IGBT作为逆变器的关键器件,并利用SVPWM技术来控制IGBT的通断来产生脉冲。由于DSP具有运算速度快、实时性强和可靠性高等优点,因此该装置采用数字信号处理器TMS320LF2407作为控制电路核心处理器,完成采样信号的数据处理、控制、实时计算等任务,实现对电力系统快速的动态补偿响应。在控制电路中主要包括电流电压信号测量电路、IGBT的隔离驱动电路等。系统软件采用模块化编程方法,给出了各个模块的程序流程图。最后设计了一个以直流电动机为作为无功和谐波发生源,采用了LC滤波和基于PWM变换技术为基础的无功发生器,进行了整个系统的仿真和验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 电网无功补偿问题的提出
• 1.2 电网无功补偿现状
• 1.3 无功补偿装置的发展
• 1.4 SVG 的优越性及研究意义
• 1.5 本文研究的内容
• 第二章 SVG 的结构及控制方式
• 2.1 无功功率动态补偿原理
• 2.2 SVG 基本结构
• 2.3 SVG 工作原理
• 2.4 SVG 控制方式
• 2.4.1 电流间接控制
• 2.4.2 电流直接控制
• 2.5 本章小结
• 第三章 无功功率与谐波电流分析
• 3.1 无功的影响及作用
• 3.1.1 无功给电网带来的影响
• 3.1.2 无功补偿的作用
• 3.2 传统的功率理论
• 3.2.1 正弦电路的无功功率和功率因数
• 3.2.2 非正弦电路的无功功率和功率因数
• 3.2.3 三相电路的功率因数
• 3.3 瞬时无功功率理论及其在SVG 中的应用
• 3.3.1 瞬时无功功率理论
• 3.3.2 瞬时无功功率理论在SVG 中的应用
• 3.4 谐波电流分析
• 3.4.1 谐波污染的产生源
• 3.4.2 谐波的抑制方法
• 3.5 本章小结
• 第四章 PWM 整流器及其控制策略
• 4.1 三相PWM 整流器的电路结构
• 4.2 三相PWM 整流器工作原理
• 4.3 三相PWM 整流器的dq 模型
• 4.3.1 三相物理量的通用矢量描述
• 4.3.2 三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换
• 4.3.3 三相PWM 整流器dq 模型
• 4.4 PWM 整流器调制方法的选择
• 4.5 电压空间矢量（SVPWM）调制原理
• 4.5.1 空间电压矢量概念
• 4.5.2 基本空间电压矢量
• 4.5.3 电压空间矢量合成原理
• 4.5.4 空间矢量序列
• 4.5.5 扇区号的确定
• 4.6 直流侧电容及交流侧电感的选择
• 4.6.1 直流侧电容的选择
• 4.6.2 交流侧电感的选择
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统软硬件实现
• 5.1 硬件电路
• 5.1.1 主电路设计
• 5.1.2 控制电路设计
• 5.1.3 检测电路
• 5.2 系统的软件
• 5.2.1 主程序的设计
• 5.2.2 外部中断1 服务子程
• 5.2.3 软件锁相子程序
• 5.2.4 定时器T3 下溢中断服务子程序
• 5.3 本章小结
• 第六章 系统仿真
• 6.1 MATLAB 简介
• 6.2 PWM 整流器仿真
• 6.3 SVG 系统仿真
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书