配电系统静止同步补偿器研究

论文摘要

动态无功功率补偿是电网节能降耗和改善电能质量的主要措施之一。配网静止同步补偿器(DSTATCOM)作为一种动态无功补偿设备,能够快速连续地补偿负荷无功功率,并具有额定补偿电流不受电网电压影响的特点,是无功补偿设备发展的方向。本文主要研究基于电压源逆变器结构和PWM控制技术的低压系统DSTATCOM的控制技术和参数设计方法。针对三相平衡无功负载的补偿,对采用间接电流控制的DSTATCOM进行研究。通过对现有DSTATCOM主电路结构的对比分析,选择以三相两电平逆变器为DSTATCOM主电路；建立了数学模型；提出本文的控制策略,用逆系统PI控制方法对输出无功功率和直流侧电压进行控制；仿真结果验证了该DSTATCOM有较好的补偿性能,其动态响应有了较大的提高。建立了一个基于DSP控制器的7.5kVar DSTATCOM实验系统,介绍了实验装置的硬件组成,并根据前述控制器结构设计了系统控制软件。最后对DSTATCOM的性能进行了测试,实验结果表明,本文所采用的控制策略和设计方法是有效可行的,主电路、控制系统和保护系统的设计是合理正确的.此外还分析了DSTATCOM输出电流谐波产生的原因及其与连接电抗器参数的关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 本文研究的背景
• 1.1.1 无功补偿对电力系统的影响
• 1.1.2 无功补偿装置的发展
• 1.2 DSTATCOM
• 1.2.1 DSTATCOM的功能、特点
• 1.2.2 DSTATCOM的研究现状
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 本文主要工作
• 2. DSTATCOM的基本理论及数学模型
• 2.1 瞬时无功功率理论
• 2.1.1 p-q理论
• p-i_q理论'>2.1.2 i_p-i_q理论
• 2.1.3 瞬时无功理论在DSTATCOM中的应用
• 2.2 DSTATCOM电路的基本结构与原理
• 2.2.1 DSTATCOM电路的基本结构
• 2.2.2 DSTATCOM的基本工作原理
• 2.3 DSTATCOM的数学建模方法
• 2.3.1 DSTATCOM稳态数学模型
• 2.3.2 DSTATCOM动态数学模型
• 2.4 STATCOM稳定性分析
• 2.5 本章小结
• 3. DSTATCOM控制策略的研究
• 3.1 控制策略概述
• 3.2 装置级控制
• 3.2.1 电流的直接控制
• 3.2.2 电流的间接控制
• 3.2.3 直接电压控制
• 3.2.4 比较分析
• 3.3 器件级控制方法
• 3.3.1 正弦脉宽调制（SPWM）
• 3.3.2 选择性消除谐波PWM（SHE-PWM）
• 3.3.3 空间矢量PWM（SVPWM）
• 3.3.4 比较分析
• 3.4 本章小结
• 4. DSTATCOM仿真分析
• 4.1 PSCAD/EMTDC软件简介
• 4.2 仿真模型的建立
• 4.2.1 模型参数选择
• 4.2.2 主电路结构图
• 4.2.3 控制回路搭建
• 4.2.4 PWM控制回路搭建
• 4.3 仿真结果分析
• 4.3.1 恒定负载系统仿真
• 4.3.2 负载变化系统仿真
• 4.3.3 DSTATCOM过补偿的问题
• 4.3.4 控制方案对比仿真
• 4.4 小结
• 5. DSTATCOM实验系统
• 5.1 DSTATCOM硬件系统设计
• 5.1.1 DSTATCOM的主电路
• 5.1.2 控制电路设计
• 5.1.3 驱动电路设计
• 5.2 DSTATCOM软件系统设计
• 5.2.1 主程序流程
• 5.2.2 ADC中断服务流程
• 5.2.3 相位捕获流程
• 5.2.4 双变量控制流程
• 5.3 本章小结
• 6. 实验及其结果分析
• 6.1 电抗器参数对DSTATCOM性能的影响
• 6.1.1 电抗器的滤波效果
• 6.1.2 对输出电流的影响
• 6.2 DSTATCOM的动态响应
• 6.2.1 传统PI控制下的DSTATCOM动态响应
• 6.2.2 逆系统PI控制下的DSTATCOM动态响应
• 6.3 本章小结
• 7. 总结
• 7.1 论文完成的主要工作及结论
• 7.2 展望及进一步设想
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• DSTATCOM的性能指标
• 在校期间所发表的论文