直接电流控制的静止同步补偿器研究

摘要

随着各种精密用电设备对电能质量要求的不断提高，电能质量的无功补偿问题显得越来越重要，静止同步补偿器(STATCOM)作为无功补偿的有效方法逐步成为研究热点。本文的研究目的是研制一台采用直接电流控制算法的STATCOM装置，并对其进行数模混合的控制系统开发研究。 本文首先分析了无功补偿的必要性以及STATCOM作为无功补偿器的先进性，介绍了静止无功发生器的工作原理；基于负载补偿的用户终端STATCOM特点，提出了基于瞬时无功功率理论的两种控制算法，并给出详细的数学推演及特点分析：随后进行装置的实现研究，包括采用三相变流器的主电路结构选取、参数设计，基于DSP(TMS320C32)的数模混合控制系统硬件电路的设计，以及相应的数字信号处理应用算法程序的编写；在此基础上进行仿真研究，最后给出本文的结论。 本文所做的工作为STATCOM装置的开发提供了很好的技术积累，为进行进一步STATCOM的研究打下了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

1 绪论

1.1无功功率补偿技术理论及意义

1.1.1无功功率的概念

1.1.2无功功率的产生

1.1.3无功功率的影响

1.1.4无功补偿的作用和意义

1.2无功功率补偿装置的发展、研究现状及方向

1.2.1发展

1.2.2研究现状

1.2.3 目前存在的问题及研究方向

2 STATCOM装置的基本原理

2.1 STATCOM的工作原理

2.2 STATCOM的工作特性及SVC的比较

2.3 STATCOM控制方法

2.3.1 间接电流控制

2.3.2 直接电流控制

2.3.3 电流间接与直接控制的特点

2.3.4 本文STATCOM控制思想

2.4 用户终端STATCOM的特点

3 直流电流控制的指令信号产生及控制

3.1直接电流控制理论基础

3.1.1 功率因数

3.1.2 瞬时无功功率理论

3.2 指令信号的生成

3.2.1 补偿谐波和基波无功

3.2.2仅对基波无功进行补偿

3.3 电流跟踪控制

3.3.1瞬时值比较方式

3.3.2三角波比较方式

3.4直流侧电压控制

4 系统主电路设计

4.1 主电路拓扑结构

4.1.1输电系统用STATCOM

4.1.2用户终端负载补偿的STATCOM

4.2主电路参数设计及选取

4.3 IGBT模块驱动电路

5 数模混合的控制系统设计

5.1数模混合控制系统整体结构

5.1.1数字信号处理器(DSP)

5.1.2控制系统结构

5.2数字部分电路设计

5.2.1 TMS320C32处理系统

5.2.2复杂可编程逻辑器件CPLD

5.3模拟部分电路设计

5.3.1电流跟踪电路设计

5.3.2模拟信号调理电路

5.3.3保护电路设计

5.4控制系统软件设计

5.4.1程序总体结构概述

5.4.2 TMS320C32系统软件框图

6 STATCOM的系统仿真

6.1 仿真建模

6.2仿真结果

7 总结及展望

参考文献

致谢