VSC-HVDC模拟实验系统的研究及实现

论文摘要

本文分别从交流侧和直流侧分析了基于电压源换流器（VSC）的高压直流输电（VSC-HVDC）系统的运行特性,并从稳态和瞬态角度分析直流电流和直流电压的数学表达式。在此基础上,分别对VSC-HVDC主回路中的换流电抗器及直流侧电容器参数进行设计,并采用仿真软件PSCAD/EMTDC按所设计的参数对VSC-HVDC系统进行了仿真分析,证明了设计方法的合理性和可行性。根据VSC-HVDC基本控制原理,采用IGBT组成VSC,设计了基于TMS320LF2407A及相关控制电路的控制子系统和基于Controller Area Network （CAN）和数据采集卡PCI-9118的监测子系统,从而建立了VSC-HVDC的模拟实验系统。该系统可模拟VSC-HVDC系统实现向无源网供电的功能。实验结果证实了VSC-HVDC具有良好的控制性能,为该技术的进一步研究奠定了基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 VSC-HVDC 概述
• 1.3 VSC-HVDC 在国内外研究现状和应用概况
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 VSC-HVDC 运行机理分析及主回路相关参数设计
• 2.1 引言
• 2.2 基于同步旋转坐标系下的VSC 交直流侧相关分析
• 2.2.1 交流侧相关分析
• 2.2.2 直流侧相关分析
• 2.3 VSC-HVDC 系统主回路相关参数设计
• 2.3.1 换流电抗器参数设计
• 2.3.2 直流侧电容参数设计
• 2.4 VSC-HVDC 系统的仿真分析
• 2.4.1 仿真软件PSCAD/EMTDC 简介
• 2.4.2 算例结果及分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 VSC-HVDC 控制策略及模拟实验系统整体设计
• 3.1 引言
• 3.2 基于同步旋转坐标系的VSC-HVDC 的控制原理及控制器设计
• 3.2.1 基于同步旋转坐标系的直接电流控制原理
• 3.2.2 控制器的设计
• 3.3 联结无源网侧VSC 的离散化控制原理
• 3.3.1 向无源网供电的VSC-HVDC 的控制策略
• 3.3.2 基于α-β坐标系下联结无源网侧的控制原理
• 3.4 VSC-HVDC 模拟实验系统整体设计
• 3.4.1 模拟实验系统主要结构
• 3.4.2 模拟实验系统主电路设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 VSC-HVDC 模拟实验系统控制子系统软硬件设计及实现
• 4.1 引言
• 4.2 控制子系统的硬件设计
• 4.2.1 控制子系统硬件整体设计
• 4.2.2 TMS320LF2407A 概述
• 4.2.3 DSP 的信号采集与算法处理部分
• 4.2.4 信号调理电路
• 4.2.5 PWM 信号驱动放大模块
• 4.3 控制子系统软件设计
• 4.3.1 控制子系统软件的基本结构
• 4.3.2 求PARK 变换角模块的设计
• 4.3.3 两种空间矢量PWM 算法的实现
• 4.4 实验结果
• 4.5 本章小结
• 第五章 VSC-HVDC 模拟实验系统监测子系统软硬件设计及实现
• 5.1 引言
• 5.2 基于CAN 总线的通信系统的建立
• 5.2.1 CAN 总线接口电路
• 5.2.2 上位机CAN 总线适配卡简介
• 5.2.3 TMS320LF2407A 的CAN 控制器模块
• 5.3 基于数据采集卡的测量系统的建立
• 5.3.1 测量系统的基本结构
• 5.3.2 PCI-9118 数据采集卡简介
• 5.3.3 LABVIEW 简介
• 5.3.4 基于LABVIEW 的测量系统软件设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况