SVG无功补偿技术及在低压配电网的应用研究

摘要

近年来，低压配电网中的非线性、冲击性等的负荷迅速增多，致使电网的电能质量严重恶化。同时现代工业、商业和居民用户对电能质量提出了更高的要求。配电系统是电力系统直接与用户相联的一个环节，供电质量的好坏直接影响到用户的经济效益和设备安全。基于以上原因，有必要将灵活交流输电技术FACTS(Flexible AC Transmission System)运用于配电系统中，提高电力系统的安全性，改善供电质量。
　　本文首先介绍无功补偿装置的基本发展状况，以及国内外对静止无功发生器(SVG)的研究现状及发展趋势，然后对SVG基本结构和原理进行了研究，建立了SVG数学模型，并对SVG的运行特性及稳定性进行了计算分析。无功电流信号的快速准确获取是无功补偿的前提，研究了瞬时无功功率理论，基于瞬时无功功率理论法和同步旋转变换理论法，在对其深入分析后设计了基于dq坐标变换的电流矢量检测算法。为提高SVG的控制性能，设计了SVG双闭环控制策略——电流内环和电压外环控制，可以实现无功电流的实时动态补偿。
　　利用Matlab/Simulink强大的仿真功能，建立了SVG系统的整体仿真模型，包括三种无功电流检测仿真模型、PWM信号产生仿真模型等。通过多种运行情况的仿真实验对本文设计的无功电流检测法和控制策略进行了验证及优化。仿真结果表明本文设计的SVG具有良好的动态性能，可以达到精确的无功补偿效果。
　　对SVG系统进行了软硬件设计。其中硬件设计包括主电路单元、IGBT驱动电路、控制电路、采样电路和电源电路等的设计。软件设计包括控制系统主程序、A/D转换子程序、控制算法子程序和SVPWM输出子程序等。

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第一章 绪论

1.1 课题研究意义

1.2 国内外研究现状及趋势

1.3 本课题主要研究内容

第二章 SVG工作原理及数学模型建立

2.1 SVG基本结构

2.2 SVG基本原理

2.3 SVG数学建模

2.4 SVG稳态分析

2.5本章小结

第三章 无功电流检测及仿真验证

3.1 瞬时无功功率理论

3.2 无功电流检测

3.3 仿真验证

3.4本章小结

第四章 SVG控制策略及仿真验证

4.1 电流内环控制器的设计

4.2 电压外环控制器的设计

4.3 总体控制实现

4.4 仿真验证

4.5本章小结

第五章 SVG硬件电路设计

5.1主电路单元

5.2 IGBT驱动电路

5.3控制电路

5.4采样电路

5.5电源电路

5.6本章小结

第六章 SVG软件设计

6.1控制系统主程序设计

6.2 A/D转换子程序设计

6.3控制算法子程序设计

6.4 SVPWM输出子程序设计

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 本文总结

7.2 下步展望

致谢

参考文献

在学期间公开发表论文及著作情况