配电系统晶闸管分级电压调节器的研究

论文摘要

随着科技进步和信息技术的迅猛发展,电网供电质量越来越受到人们的重视。然而,随着电网中冲击性、非线性负荷的不断增加,电网出现了电压凹陷、电压波动和闪变、谐波、三相不平衡、频率偏移等电能质量问题。在各种电能质量问题中,电压凹陷是危害较严重的动态电能质量问题。本文采用基于晶闸管开关控制技术的双向电压调节装置——晶闸管分级电压调节器(TVR)进行电压凹陷的补偿。首先,介绍了晶闸管电压调节器的研究背景与意义,在分析了TVR的电路结构和基本工作原理的基础上,对TVR的主电路进行了硬件参数计算;采用分相控制设计了配电网晶闸管分级电压调节器的系统连接。其次,在深入研究瞬时无功功率理论和基于该理论的检测方法后,采用了基于dq变换算法的晶闸管电压调节器电压快速检测方法;通过对晶闸管投切时序的分析,设计了补偿电压档位切换表,采用电压过零同步触发控制,设计了相应的触发电路并提出保护措施。选用TI公司推出的数字信号处理芯片TMS320LF2407为核心,设计了系统的输入信号调理电路和隔离电路,针对改进的dq变换算法编制了系统的电压检测软件,给出了系统控制程序流程。最后,在仿真软件Matlab/Simulink平台上,建立了三相四线制晶闸管电压调节器的仿真模型,并利用本文所提出的检测算法、补偿电压计算方法及电压过零触发控制,对晶闸管电压调节器进行了电压凹陷和电压凸起的补偿研究,同时也进行了晶闸管电压调节器的负载适应性实验,仿真结果验证了晶闸管电压调节器满足电压补偿要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 晶闸管电压调整装置研究的背景
• 1.1.1 电能质量的定义
• 1.1.2 电能质量的分类和标准
• 1.1.3 电压凹陷产生原因及危害
• 1.1.4 用户电力技术的提出
• 1.1.5 晶闸管电压调整装置的研究现状
• 1.2 研究晶闸管电压调整装置的现实意义
• 1.3 基于DSP 控制的晶闸管电压调节器
• 1.4 本文的主要内容及研究方法
• 第二章 晶闸管分级电压调节器主电路的研究
• 2.1 各种类型TVR 的电路结构比较
• 2.2 桥形开关电路的TVR 的结构和工作原理
• 2.3 TVR 的工作模式
• 2.3.1 TVR 的系统连接
• 2.3.2 TVR 的工作模式和投入退出运行策略
• 2.4 TVR 主电路参数计算
• 2.4.1 晶闸管元件参数
• 2.4.2 变压器的设计
• 第三章 晶闸管分级电压调节器的检测方法和控制策略
• 3.1 TVR 电压检测方法的研究
• 3.2 基于改进的dq 变换算法的电压瞬时检测方法
• 3.3 晶闸管投切单元的设计
• 3.3.1 分接头切换过程的时序分析
• 3.3.2 分接开关切换时间
• 3.3.3 分接开关切换控制
• 3.3.4 触发电路设计
• 3.3.5 TVR 保护设计
• 第四章 晶闸管分级电压调节器控制方案的DSP 设计
• 4.1 主控制器芯片的选取
• 4.2 系统电路硬件设计
• 4.2.1 系统框图
• 4.2.2 模拟信号输入处理单元
• 4.2.3 DSP 系统模块
• 4.3 系统软件设计
• 4.3.1 TI 公司的DSP 软件开发方法
• 4.3.2 主程序框架软件设计
• 4.3.3 数据计算处理子程序
• 4.4 软件的抗干扰措施
• 第五章 仿真与实验
• 5.1 仿真模型的建立及分析
• 5.2 仿真实验
• 5.2.1 单相电压补偿
• 5.2.2 动态电压凹陷补偿
• 5.2.3 电压凸起补偿
• 5.2.4 负载适应仿真实验
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介