基于多模型PI控制器的静止同步补偿器的研究

论文摘要

静止同步补偿器(STATCOM)可以有效补偿无功功率,维持接入点的电压稳定,从而达到改善电能质量的目的。相比传统的静止无功补偿器(SVC),STATCOM具有更好的无功功率特性和电压稳定特性,已成为研究的热点。对于STATCOM维持接入点电压稳定的控制目标,本文在原有的直接电压PI控制方法的基础上,针对其不能有效适应负载变化的不足,提出了基于多模型PI的STATCOM直接电压控制方法。该方法根据接入点电压降低的大小来建立模型,利用多模型理论,将多模型方法和PI控制方法相结合,来适应不同冲击性负载下接入点电压幅值降低的不同给PI控制器造成的影响,从而满足接入点电压控制的精度与速度要求。但是在一些用电场合,系统电压并未发生明显降低,负载的变化主要体现在功率因数的变化上。因此,本文根据负载功率因数的变化建立了模型,在多模型理论的基础上提出了基于多模型PI的STATCOM直接电流控制方法。该方法相比传统的PI控制方法,能够有效适应负载变化而导致的功率因数的改变,使补偿后的系统功率因数维持在1左右。最后,本文对于三相三线制STATCOM系统进行了实验研究。首先从硬件实现的角度,介绍了STATCOM的拓扑结构及其各个组成部分。然后从软件实现的角度,介绍了实验中所采用的主控制方法和程序流程。最后进行了系统的调试,以及指令无功电流输出实验与380V并网实验。实验结果证明了所研制的STATCOM具有较高的无功电流输出精度,取得了较为满意的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 STATCOM 的研究背景及发展现状
• 1.1.1 STATCOM 的研究背景
• 1.1.2 STATCOM 的发展现状
• 1.2 STATCOM 的结构原理及优势
• 1.2.1 STATCOM 的基本结构
• 1.2.2 STATCOM 的工作原理
• 1.2.3 STATCOM 的优势
• 1.2.4 STATCOM 需改进的方面
• 1.3 STATCOM 的控制策略
• 1.4 本文的结构安排
• 第2章 基于多模型PI 的STATCOM 直接电压控制
• 2.1 直接电压控制原理
• 2.2 多模型PI 控制器设计
• 2.2.1 多模型的建立
• 2.2.2 PI 控制器参数整定
• 2.2.3 多模型PI 控制器
• 2.3 仿真研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于多模型PI 的STATCOM 直接电流控制
• 3.1 直接电流控制原理
• 3.2 多模型PI 控制器设计
• 3.2.1 多模型的建立
• 3.2.2 PI 控制器参数整定
• 3.2.3 多模型PI 控制器
• 3.3 仿真研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 三相三线制STATCOM 的实验研究
• 4.1 STATCOM 的硬件实现
• 4.1.1 实验系统拓扑结构
• 4.1.2 实验系统各部分介绍
• 4.2 STATCOM 的软件实现
• 4.2.1 主控制方法与软启动过程
• 4.2.2 程序流程
• 4.3 系统调试与实验结果
• 4.3.1 系统调试
• 4.3.2 指令无功电流输出实验结果与分析
• 4.3.3 380V 并网后的实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文