电压扰动发生装置监控系统的开发研究

论文摘要

电能质量问题引起了越来越多用户的关注。研制复合电压扰动发生装置,模拟电压的暂降、暂升、谐波、电压波动和闪变、电压三相不平衡等电能质量问题,对于研究如何准确、快速地监测、分析和改善电力系统的电能质量具有重要意义。同时该装置也是测试敏感负荷耐受电压扰动能力的重要设备。基于《电能质量复合控制技术及装置》的项目,本文对其监控系统进行了深入研究。监控系统是电压扰动发生装置的核心,用于监测装置的运行状态和各电量,控制装置工作,产生可控的电压扰动。装置应用先进的电力电子技术实现,主电路为IGBT器件构成的级联H桥拓扑,整流器从电网取能,逆变器输出扰动,串联接入系统。基于DSP和FPGA的全数字主控制器,负责人机接口、开入开出、控制算法实现、驱动脉冲生成等。工业控制计算机作上位机,与底层控制系统进行RS422总线通信,采用LabVIEW开发监控软件,实现控制命令和参数下发,并监测各类反馈信息和显示试验结果,具有多重监控及保护功能。本文阐述了电能质量问题的来源及其控制、测试技术,对电压扰动发生装置的工作原理和控制策略进行了分析和仿真验证。搭建了DSP+FPGA的控制系统,对主控及人机交互系统的开发流程作了详细说明。通过硬件试验验证了控制系统的可靠性和装置的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的
• 1.2 电能质量分析与控制技术的发展概况
• 1.2.1 典型用户的电能质量分析
• 1.2.2 电压质量问题的危害
• 1.2.3 电压质量问题的治理措施
• 1.2.4 电能质量控制的测试装置发展现状
• 1.3 本文所作的工作
• 第2章 电压扰动发生装置原理及控制策略研究
• 2.1 引言
• 2.2 主电路选取
• 2.2.1 电力电子器件选择
• 2.2.2 级联多电平拓扑结构
• 2.2.3 参数设计
• 2.3 控制策略及仿真验证
• 2.3.1 整流侧闭环PWM控制
• 2.3.2 扰动指标的解耦控制
• 2.4 本章小结
• 第3章 电压扰动发生装置的控制系统开发
• 3.1 引言
• 3.1.1 控制系统技术概述
• 3.1.2 本装置控制方案
• 3.2 主控制器DSP
• 3.2.1 主程序
• 3.2.2 串口通信及中断
• 3.2.3 报文分析
• 3.2.4 装置保护及外部中断
• 3.3 主控制器FPGA
• 3.4 上位机监控平台
• 3.4.1 界而设计
• 3.4.2 操作说明
• 3.4.3 编程思想
• 3.5 本章小结
• 第4章 硬件试验验证
• 4.1 引言
• 4.2 试验平台搭建
• 4.3 试验结果分析
• 4.3.1 过电压扰动
• 4.3.2 欠电压扰动
• 4.3.3 电压谐波扰动
• 4.3.4 电压不平衡扰动
• 4.3.5 电压暂升暂降
• 4.3.6 电压波动与闪变
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢