基于DSP的静止无功发生器控制系统研究

摘要

随着我国电力系统建设规模的不断扩大，各种电力设备工作所需要的无功功率也在不断增加，对电力系统的电能质量造成很大的影响。为了提高电网的电能质量，无功补偿是一项重要而有效的措施，也是智能电网建设中一个重要的组成部分。静止无功发生器（SVG）作为一种先进的无功补偿装置，相比于传统的无功补偿装置，SVG能够快速精准地跟踪补偿无功，抑制电压波动以及闪变。
　　本文首先阐述了无功补偿的背景与研究意义，以及无功补偿装置的发展过程，并分析了未来SVG的发展趋势。随后对SVG的基本结构、工作原理及其工作过程进行研究，并且根据瞬时无功功率理论，建立了SVG在dq坐标系下的数学模型。
　　其次，针对SVG的强耦合、非线性等特点，提出了一种新型无电感的电流环前馈解耦控制，电压环滑模变结构控制的双闭环控制策略，并在MATLAB/simulink环境下进行了相关控制策略的仿真与验证。仿真结果表明，采用该新型双闭环控制策略的控制系统能够快速跟踪补偿无功，且不受电感参数变化的影响，对于负载的突变表现出较好的鲁棒性，能够较好地维持网侧在单位功率因数状态下运行，同时直流侧电容电压能够较快地上升并维持在参考电压附近。
　　再次，为实现静止无功发生器SVG对电力系统无功的有效补偿，本文以DSP TMS320F2812为主控芯片，对SVG控制系统的各个功能模块进行了硬件电路的设计，包括信号采集与调理电路、过零检测电路、IGBT驱动放大电路以及驱动保护电路。此外，在CCS环境下进行控制系统各个功能模块的软件设计，包括：系统初始化模块、数据处理模块、PWM触发脉冲产生模块以及液晶显示模块。
　　最后，对本文所设计的硬件电路和软件程序完成控制系统联调实验，验证了所设计的控制系统的可行性，控制效果较好。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题的背景及研究意义

1.2无功补偿装置的发展

1.3 SVG的研究现状与发展趋势

1.4 本文主要研究内容

第二章 静止无功发生器SVG的工作原理及数学模型

2.1 静止无功发生器的基本工作原理

2.2 SVG与SVC的对比分析

2.3 SVG数学模型的建立

2.4 本章小结

第三章 静止无功发生器SVG新型双闭环控制策略研究

3.1 滑模变结构基本原理

3.2 基于滑模变结构控制的电压环设计

3.3 新型电流环前馈解耦控制器设计

3.4 SVPWM调制原理

3.5 SVG控制系统仿真模型

3.6 仿真实验与数据分析

3.7 本章小结

第四章 静止无功发生器SVG控制系统硬件电路设计

4.1 SVG控制系统硬件设计方案

4.2 TMS320F2812的介绍

4.3信号采集与调理电路

4.4过零检测电路

4.5 IGBT驱动电路

4.6 本章小结

第五章 静止无功发生器SVG控制系统软件设计与实验分析

5.1 CCS软件开发环境

5.2 软件的总体设计

5.3 系统初始化模块

5.4 主要子程序

5.5 软硬件联调实验

5.6 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目与成果

致谢