配电变一体化三电平静止无功补偿装置

摘要

随着电力电子技术和数字控制技术等学科的飞速发展,静止无功功率补偿技术的理论、方法及实现手段也取得了极大的进步。静止无功补偿装置(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)的应用越来越广泛,在电力系统动态无功补偿、谐波抑制以及改善系统稳定性等方面都扮演着重要的角色。目前,配电网中的STATCOM应用已经比较成熟,不过在STATCOM主电路拓补结构,接入方式以及控制技术开发等方面还存在许多值得研究的问题。本文提出的从配电变压器抽头接入的三电平DT-STATCOM补偿装置及其控制平台在降低STATCOM接入电压,提高补偿效率与控制功能的扩展性等方面都取得了一定的成果。
　　本文首先对DT-STATCOM无功补偿基础理论进行了研究,针对Yyn型与Dyn型配电变压器,分别设计了单抽头式与多抽头式一体化结构。研究了STATCOM接入到变压器抽头的电压选择问题,使得DT-STATCOM在不引起变压器高压绕组过载的前提下能够取得令人满意的无功补偿能力。
　　之后在分析了DT-STATCOM主电路以及工作原理的基础上,设计了基于DSP和FPGA的高效控制器,介绍了控制器的总体设计方案,对控制器的设计原则、功能配置和硬件及软件结构设计做了系统的阐述。本文对DT-STATCOM无功电流检测算法,控制策略和SPWM调制方法进行了分析,在此基础之上,根据DT-STATCOM控制器研制的实际情况,说明了方案所采用的控制策略和调制方法的编程实现和软件设计,并对控制器硬件和软件的功能进行了调试,调试结果验证了控制器软件设计的合理性以及控制器软件与硬件配合的可行性。
　　最后开发了DT-STATCOM系统动模试验平台,设计了DT-STATCOM系统抽头注入的动模试验方案,并通过动模试验对DT-STATCOM的抽头注入补偿能力进行了测试。结果表明DT-STATCOM系统具有良好的补偿性能。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 配电网无功补偿装置的研究现状

1.3 三电平逆变装置研究现状

1.4 本文的主要工作

2 抽头式DT-STATCOM系统结构设计和变压器抽头电压选择

2.1 DT-STATCOM无功补偿理论基础

2.2 抽头式DT-STATCOM系统结构设计

2.3 DT-STATCOM系统中变压器绕组电流分布

2.4 DT-STATCOM系统中变压器抽头电压选择

2.5 本章小结

3 基于DSP和FPGA的DT-STATCOM控制系统硬件设计

3.1 控制系统装置设计原则与整体结构

3.2 控制系统输入变换电路

3.3 基于DSP的指令电流运算与跟踪控制算法实现电路

3.4 基于FPGA的数字化SPWM实现电路与光耦驱动电路

3.5 本章小结

4 基于DSP和FPGA的DT-STATCOM控制系统软件设计

4.1 控制系统主程序结构

4.2 DT-STATCOM无功电流计算方法

4.3 DT-STATCOM控制策略

4.4 三电平逆变器SPWM数字化技术研究

4.5 控制系统功能调试

4.6 本章小结

5 DT-STATCOM抽头注入无功补偿动模试验

5.1 配电变一体化补偿系统动模试验平台架构

5.2 DT-STATCOM抽头注入补偿试验与结果分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间的科研工作