基于直接电流控制的STATCOM控制器研究

摘要

本文主要研究了基于数字信号处理器(DSP)的静止同步补偿器(STATCOM)。首先简要介绍了无功补偿技术的发展,分析比较了STATCOM与传统无功补偿装置的区别及其优势,并对STATCOM的发展以及国内外的研究现状进行了叙述。然后从电路结构上分析了STATCOM的基本原理和工作特点,并详细叙述采用电压型桥式电路的STATCOM工作原理,通过分析,利用开关函数法建立了适用于直接电流控制的STATCOM的数学模型。推导了基于广义瞬时无功功率理论的无功电流检测的具体过程。介绍了已有的几种控制策略,着重介绍了本文采用的直接电流控制策略。脉冲波的发生采用直流侧电压利用率高、开关损耗小、谐波含量低的空间电压矢量PWM(SVPWM)调制方式。最后,建立了一个STATCOM实验系统,采用以DSP为控制核心的硬件平台,包括采样电路、保护电路、驱动电路等外围电路,编制了相应的软件,完成了试验样机的联调。仿真和实验结果表明基于直接电流控制算法的STATCOM控制器不仅可以实现对无功功率的实时补偿,而且具有较好的响应速度和补偿精度。总的看来,此方法具有一定的先进性和合理性,可应用于工程实践。论文的最后,给出了实验实测波形。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究背景及意义

1.2无功补偿装置的发展

1.2.1静止无功补偿装置

1.2.2静止同步补偿器

1.3 STATCOM研究现状

1.4本文的目的和各部分的主要内容

2 STATCOM的工作原理及建模

2.1 STATCOM的工作原理

2.2 STATCOM的建模

2.2.1 dq坐标变换理论

2.2.2 STATCOM动态数学建模

2.3本章小结

3 STATCOM的控制系统

3.1无功电流的检测

3.1.1目前提出的检测方法

3.1.2基于广义瞬时无功功率检测法

3.2 STATCOM的控制策略

3.2.1控制方法概述

3.2.2基于旋转坐标系的电流解耦控制

3.3脉冲信号的产生

3.3.1常见PWM控制方法

3.3.2 SVPWM控制方法

3.4本章小结

4 STATCOM控制系统仿真

4.1仿真系统的建立

4.1.1电量转换模块

4.1.2电容电压调节模块

4.1.3电流调节模块

4.1.4 PWM波生成模块

4.2仿真分析

4.2.1负载为感性

4.2.2负载为容性

4.2.3负载从感性变化到容性

4.3本章小结

5 STATCOM软硬件设计

5.1 STATCOM硬件系统设计

5.1.1 STATCOM的主电路

5.1.2 STATCOM的控制电路

5.2 STATCOM软件系统设计

5.2.1主程序设计

5.2.2中断服务子程序设计

5.3本章小节

6实验结果与分析

6.1实验结果

6.2实验总结

7总结与展望

7.1论文完成的主要工作及结论

7.2存在的问题及改进建议

致谢

参考文献

附录 在校期间所发表的论文