有源全补偿消弧线圈及接地电流检测算法研究

论文摘要

随着消弧线圈在配电网中得到越来越广泛的应用,本文在深入分析中性点谐振接地系统原理的基础上,指出传统消弧线圈补偿的不足,提出了一种新型有源全补偿消弧线圈,阐述了其结构与工作原理,具体论述了消弧控制方式,并在仿真平台上进行可行性验证。影响新型消弧线圈调谐精度和补偿效果的关键在于接地电流的成分检测,本文提出一种新型基于模糊变步长的自适应检测算法,仿真验证了该算法的实时性和优越性。在理论研究和仿真分析的基础上,开发了一套基于DSP芯片包括新型电流检测算法在内的消弧控制程序,同时搭建了低压有源从消弧线圈物理模拟系统。数字仿真和物理实验均验证了新型有源全补偿消弧控制技术的可行性和良好的补偿效果。本课题为北京市自然科学基金资助项目,项目号为3062018。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 目前消弧线圈的研究现状
• 1.3 新型有源全补偿消弧控制技术的提出
• 1.4 本论文的主要工作
• 第二章 有源全补偿消弧线圈
• 2.1 谐振接地系统运行分析
• 2.1.1 正常运行时电压谐振等值电路
• 2.1.2 单相接地故障时电流谐振等值电路
• 2.1.3 接地电流电弧的熄灭
• 2.1.4 残余电流成分分析
• 2.2 有源全补偿消弧线圈
• 2.2.1 有源全补偿基本概念
• 2.2.2 有源全补偿消弧线圈的基本原理
• 2.2.3 有源全补偿消弧线圈的调谐方式
• 2.2.4 有源全补偿消弧线圈的控制方案
• 2.2.5 有源全补偿消弧线圈的逆变控制
• 2.3 仿真验证
• 2.3.1 仿真模型
• 2.3.2 结果分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 有源全补偿消弧控制的电流检测技术
• 3.1 复合接地电容电流检测
• 3.2 几种典型的谐波电流检测算法比较
• 3.2.1 基于 Fryze 时域分析的有功分离法
• 3.2.2 基于频域分析的傅立叶分析方法
• 3.2.3 基于瞬时无功功率理论的谐波检测法
• 3.2.4 基于三角函数变换的谐波检测法
• 3.3 自适应滤波算法
• 3.3.1 自适应谐波检测原理
• 3.3.2 常用自适应算法仿真比较
• 3.3.2.1 算法原理
• 3.3.2.2 仿真分析
• 3.4 基于模糊变步长自适应谐波检测算法的研究
• 3.4.1 模糊控制理论
• 3.4.2 基于模糊变步长自适应谐波检测算法
• 3.4.2.1 输入输出语言变量的确定
• 3.4.2.2 变量隶属度函数的选取
• 3.4.2.3 模糊控制规则的建立
• 3.4.3 仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于 DSP 的软件开发及实验验证
• 4.1 DSP 芯片及开发环境介绍
• 4.1.1 DSP 控制芯片
• 4.1.2 CCS2 集成开发环境
• 4.2 控制软件设计
• 4.2.1 程序流程
• 4.2.2 基于DSP 的新型谐波检测算法
• 4.2.3 F2812 芯片相关模块程序
• 4.2.3.1 中断程序
• 4.2.3.2 ADC 模块程序
• 4.2.3.3 EVA 模块程序
• 4.2.3.4 功率器件保护程序
• 4.3 硬件电路及物理实验
• 4.3.1 电流信号检测电路
• 4.3.1.1 电流测量单元
• 4.3.1.2 信号调理电路
• 4.3.2 逆变器电路
• 4.3.2.1 供电电源
• 4.3.2.2 功率器件
• 4.3.3 谐波电流发生电路
• 4.3.4 实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 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