基于PWM控制的多模式电压暂升暂降发生装置的研究

摘要

本文提出了一种基于PWM控制的多模式电压暂升暂降发生装置（Voltage Sag/Swell Generator，简称VSSG）的解决方案，所涉及的装置基于IGBT电力电子器件，输出响应时间快，具备精确模拟电力系统中各类故障的能力。装置为满足国网浙江省电力公司电力科学研究院的发电厂一类辅机变频器网源协调技术研究的需要而开发，作为测试低压变频器高低电压穿越能力及其各类高、低压穿越支持装置性能的电源发生器。该装置按通用的多模式电压暂升暂降发生电源标准设计开发，也可以作为其他用电设备的类似测试之用。　　本文详细分析了各种电力系统故障的特征量以及传播过程中特征量的变化规律，并通过以故障类型和变压器类型进行分类的方式对所需模拟的电力系统故障进行了统计分析，为VSSG输出特性设计提供依据。　　文中对比分析了同领域的各种解决方案，在前人的研究基础上，提出了具有直流母线分裂电容式拓扑结构的VSSG解决方案。　　对所提方案建立了相关数学模型，设计出双闭环加直流母线分裂电容电压偏差前馈的控制策略。之后通过Matlab/Simulink平台对该方案进行了电路、控制器的参数设计，并进行了相关仿真实验，结果验证了方案的理论正确性。　　最后搭建了VSSG测试系统的硬件平台，通过工控机控制VSSG进行了空载与带载实验，最终实验结果与理论预期结果吻合，证明了方案的实际可行性。所搭建的VSSG测试平台已通过国网浙江省电科院的验收。

目录

声明

1. 绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3VSSG技术指标

1.4本文的主要工作

2. 电网故障简述及其传播规律

2.1电压暂升/暂降的起因

2.2电压暂升/暂降的定义及其特征量

2.3电网故障的传播规律

2.4本章小结

3. VSSG主回路设计与数学模型建立

3.1基于电力电子变换形式的方案实例

3.2传统三相桥式逆变电路的耦合问题

3.3本文提出的方案

3.4VSSG数学模型

3.5VSSG滤波器设计

3.6直流母线分裂电容电压偏差问题

3.7本章小结

4. VSSG控制策略及其仿真

4.1控制器设计

4.2控制策略研究

4.3仿真验证及其结果分析

4.4本章小结

5. 实验系统设计与测试

5.1实验系统设计

5.2VSSG测试结果与分析

5.3本章小结

6. 结论和建议

6.1工作总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录一

附录二