基于DSP的配电系统静止同步补偿器（DSTATCOM）的研究

摘要

配电系统静止同步补偿器是近年来电力系统中研究的动态无功补偿的重要装置之一.本文分析比较DSTATCOM与传统无功补偿装置的区别及其优势,并对目前国内外DSTATCOM的研究现状进行了叙述. 目前DSTATCOM主电路有电压型桥式电路和电流型桥式电路,本文采用电压型桥式电路,并详细叙述采用电压型桥式电路的DSTATCOM的工作原理,由分析可见DSTATCOM的性能优于SVC等传统无功补偿装置,利用开关函数法建立DSTATCOM的数学模型. 在分析非正弦电路中无功功率概念的基础上,推导本文使用的瞬时无功功率理论中的i<,p>,i<,q>运算方式进行无功电流检测的具体过程；DSTATCOM的控制方法有电流直接控制方式和电流间接控制方式,本设计采用电流间接控制方式中的双变量协调控制策略,其中无功电流采用预测+PI控制方式,直流侧电压采用传统PI控制方式.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SVPWM调制方式. 本课题以TI公司的TMS320LF2407A DSP为控制核心,以集成工GBT的智能功率模块IPM为主电路的电压源型变换器,搭建DSTATCOM的实验装置,并对本文提出的控制方法进行了调试研究,从实验结果可见本文采用的无功电流的预测+PI控制方式的动态性能优于传统PI控制方式,DSTATCOM装置的性能基本达到设计要求.

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1本课题的研究背景

1.2无功功率简介

1.3无功功率平衡及无功补偿的意义

1.3.1无功功率平衡

1.3.2无功补偿的意义

1.4无功补偿装置

1.5 STATCOM国内外应用情况和研究现状

1.5.1 STATCOM应用情况

1.5.2 STATCOM研究现状

1.6本课题的主要工作

2 DSTATCOM工作原理及建模

2.1 DSTATCOM电路模型

2.2 DSTATCOM工作原理

2.3 DSTATCOM数学模型

3 DSTATCOM控制系统构成

3.1无功指令电流检测

3.1.1p、q运算方式检测无功电流

3.1.2 ip、iq运算方式检测无功电流

3.2 DSTATCOM控制方法

3.2.1电流的直接控制

3.2.2电流的间接控制

3.3 SVPWM脉冲信号产生

3.3.1空间电压矢量SVPWM原理

3.3.2空间电压矢量SVPWM的实现

3.3.3空间电压矢量SVPWM的实时调制算法

4 DSTATCOM装置的研制

4.1 DSTATCOM硬件设计

4.1.1 DSTATCOM主电路部分设计

4.1.2 DSTATCOM控制电路部分设计

4.1.3 DSTATCOM信号检测部分的设计

4.1.4 DSTATCOM保护电路部分设计

4.2 DSTATCOM软件设计

4.2.1主程序流程

4.2.2中断子程序流程

4.2.3 CAP5捕获子程序流程

4.2.4 PDPINTA过流保护中断程序流程

4.2.5 A/D采样处理

4.3 DSTATCOM实验分析

4.3.1电压源变换器接5mH电抗器工作在开环状况下的波形

4.3.2电压源变换器接5mH电抗器工作在传统PI闭环状况下的波形

4.3.3电压源变换器接5mH电抗器工作在电流预测+PI闭环状况下的波形

4.3.4电压源变换器接10mH电抗器工作在传统PI闭环状况下的波形

4.3.5电压源变换器接1OmH电抗器工作在电流预测+PI闭环状况下的波形

5总结和展望

5.1总结

5.2不足之处

致谢

参考文献