基于三相四线制静止无功发生器的研究

摘要

近年来在低压配电网系统中，随着非线性用电设备应用的日益广泛，大量无功功率的消耗以及三相负载的不平衡，都严重影响着电力系统无功功率平衡和供电质量。静止无功发生器（Static Var Generator）动态补偿性能灵活，不仅能够实现对系统无功功率的跟踪补偿，而且能够补偿系统三相不平衡，成为电力系统中提高电能质量必不可少的设备。
　　本文以应用在低压220V三相四线制系统的静止无功发生器为研究对象，首先阐述了 SVG的工作原理，分析主电路的拓扑结构，构建主电路数学模型。在理论分析的基础上寻找一种无功检测方法，通过对ip-iq和dq0两种无功电流检测方法进行分析比较，本文最终采用了改进的dq0检测方法。在构建的主电路数学模型的基础上，重点分析基于 SVPWM的无差拍控制方法，并结合负序和零序电流的特性，构建了双闭环控制的SVG控制策略：直接电流控制的电压外环控制和SVPWM无差拍控制的电流内环控制，从而实现在系统不平衡运行时对正序无功电流、负序电流和零序电流的同时控制。
　　在补偿电流检测和控制方法分析的基础上，本文利用Matlab软件搭建SVG仿真模型，并分别在三相平衡和不平衡状态下进行仿真分析。仿真结果表明搭建的SVG能很好的补偿无功功率以及系统不对称时的不平衡电流，验证了在系统不平衡时，针对无功和不平衡电流补偿所构建的检测和控制方法的可行性。在仿真分析的基础上，最后还对SVG的软硬件电路进行设计，硬件电路包括主电路的设计以及TMS320F2812作为主控芯片的电压采样调理电路、电流采样调理电路、过零检测电路、驱动电路等设计；软件包括A／D转换、补偿电流检测、控制算法等流程的设计。

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1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外的研究现状及发展趋势

1.3 本文研究的主要内容

2 静止无功发生器的无功电流检测

2.1 静止无功发生器工作原理分析

2.2 静止无功发生器工作特性分析

2.3 主电路结构

2.4 主电路数学模型

2.5 补偿电流检测方法

2.6 本章小结

3 静止无功发生器的控制策略

3.1 电流直接控制

3.2 空间矢量电压型控制

3.3 基于SVPWM的无差拍控制方法

3.4 本章小结

4 静止无功发生器的仿真分析

4.1 仿真模型搭建

4.2 平衡条件下的仿真分析

4.3 不平衡条件下的仿真分析

4.4 本章小结

5 静止无功发生器的软硬件设计

5.1 静止无功发生器的硬件构成

5.2 主电路

5.3 控制电路

5.4 驱动电路

5.5 保护电路

5.6 软件设计

5.7 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表论文情况

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