基于DSP的用户端电能质量补偿器的研究

论文摘要

本文首先通过对改善用户端电能质量的实际出发,对统一电能质量控制器UPQC的控制技术进行了详细的理论分析,在目前存在的主要控制模式和策略进行了优缺点比较和前景性分析的基础上,研究了UPQC采用了基于电压电流双闭环的直接控制策略,直接控制电网电流为与电网电压同步的标准正弦电流,直接控制负载侧电压为额定标准正弦电压,避免了传统控制方式中复杂的谐波成分检测。本文阐述了这种新型控制策略的两个主要理论基础,即“APF补偿和电流控制的等效原理”和“直流侧电压稳定及功率平衡原理”,设计了双闭环控制器,仿真结果证明了这种新型控制策略的有效性,为实验装置的研制提供了理论支持。可以预见,随着电力电子器件的发展,电能质量综合补偿器必定可以应用到电力系统中,发挥更大的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电能质量问题的存在
• 1.3 电能质量的补偿技术的现状
• 1.4 统一电能质量控制器（UPQC）的研究现状
• 2 电能质量综合补偿器的主电路及其控制技术研究
• 2.1 UPQC 的拓扑结构
• 2.1.1 有源滤波器的基本电路结构
• 2.1.2 UPQC 的基本结构
• 2.2 UPQC 控制技术简介
• 2.2.1 UPQC 的控制策略
• 2.2.2 UPQC 的控制模式分类
• 2.3 UPQC 控制器的基本组成
• 2.3.1 有源滤波器电力电子器件的控制
• 2.3.2 UPQC 控制器组成
• 2.4 UPQC 直接补偿模式
• 2.4.1 直接补偿模式的基本原理
• 2.4.2 电能质量信号检测技术比较分析
• 2.5 UPQC 直接控制模式
• 2.5.1 直接控制模式概述
• 2.5.2 直接控制模式比较分析
• 3 新颖控制策略下 UPQC 直接控制模式的研究
• 3.1 直接控制方法的理论基础
• 3.1.1 有源电力滤波器的补偿等效原理
• 3.1.2 APF 电流控制与电源电流直接控制的等效性
• 3.1.3 APF 电压控制与负载电压直接控制的等效性
• 3.1.4 磁通平衡下的变压器特性
• 3.2 直接控制方法的研究
• 3.2.1 功率平衡分析
• 3.2.2 直流电容电压的稳定及控制
• 3.3 恒频滞环跟踪控制原理
• 3.3.1 恒频滞环跟踪控制方法综述
• 3.3.2 滞环电流跟踪控制的基本思想
• 3.3.3 恒频滞环跟踪控制的基本原理
• 3.3.4 恒频滞环控制的实现
• 3.4 UPQC 具体实现结构
• 3.4.1 UPQC 具体实现结构
• 3.4.2 电压电流双闭环调节器的设计
• 3.4.3 仿真电路及结果
• 4 主电路与控制电路设计
• 4.1 主电路设计
• 4.1.1 功率开关器件的选取
• 4.1.2 IPM 驱动电路设计
• 4.1.3 IPM 驱动电源设计
• 4.1.4 IPM 过压保护电路
• 4.2 直流侧电容电压隔离转换电路设计
• 4.3 锁相环技术的应用及指令信号的产生
• 4.3.1 锁相环的基本原理及 CD4046 的结构
• 4.3.2 数字合成标准正弦波方法
• 4.3.3 锁相环电路参数设计
• 4.3.4 指令信号的产生
• 4.4 主控系统硬件电路设计
• 4.4.1 数字控制系统的选用
• 4.4.2 UPQC 实验装置控制部分的整体设计方案
• 4.4.3 采样电路设计
• 4.4.4 串联部分参考电流的输出设计
• 4.4.5 DSP 系统的外围电路设计
• 4.4.6 液晶显示电路
• 5 软件部分设计
• 5.1 软件设计主体结构
• 5.2 同步标准正弦产生相关部分
• 5.3 模拟量的数字量化
• 5.4 调节器数字化实现
• 5.5 采样频率的选择和数字滤波设计
• 5.5.1 采样频率的选择
• 5.5.2 数字滤波
• 6 仿真与结果分析
• 6.1 主电路参数设计
• 6.1.1 公共直流侧电压的选取
• 6.1.2 公共直流侧电容大小的确定
• 6.1.3 高频开关脉动滤波器参数的选取
• 6.2 仿真研究
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文