轻型直流输电(VSC-HVDC)系统仿真研究及硬件实现

摘要

随着电力半导体技术尤其是全控型器件的快速发展和脉冲宽度调制(PWM)技术的应用，以电压源换流器(VSC)和PWM技术为基础的轻型直流输电(VSC—HVDC)，由于其具有传统直流输电所没有的能向无源网络供电、控制灵活、能独立控制有功功率无功功率等一系列优点，成为人们研究的热点。 文章首先分析了换流器的基本工作原理、建立了采用dq轴同步旋转坐标系的变流器数学模型、并基于此设计了有功无功独立控制的控制器，然后搭建了轻型直流输电(VSC—HVDC)系统的MATLAB仿真模型，对VSC—HVDC的几种控制方式进行了仿真分析。设计了以DSP(TMS320LF2407A)为控制核心的VSC—HVDC硬件系统，编制了软件控制系统，进行了模拟实验，并对实验结果进行了分析，初步验证了控制策略。本论文为VSC—HVDC的实际应用提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引 言

1.1课题背景和意义

1.1.1传统直流输电背景知识

1.1.2轻型直流输电与传统直流输电的区别

1.1.3轻型直流输电(VSC-HVDC)的应用前景

1.2国内外研究动态

1.3本文的主要工作

第二章换流站(VSC)的结构及控制方法

2.1换流站的结构及基本工作原理

2.1.1换流站的结构

2.1.2 PWM整流器的四象限原理

2.1.3换流站(VSC)直流侧电压泵升的原理

2.2 VSC的控制方式

2.3小结

第三章控制策略研究

3.1 VSC-HVDC的数学模型

3.1.1三相静止坐标系下用开关函数描述的VSC的数学模型

3.1.2三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系的转化

3.1.3两相静止坐标系下VSC的数学模型

3.1.4两相同步旋转坐标系下VSC的数学模型

3.2控制器设计

3.2.1向有源网络供电的控制器设计

3.2.2向无源网络供电的控制器设计

3.3 PI参数设计

3.3.1电流环PI参数设计

3.3.2电压环PI参数设计

3.4仿真分析

3.4.1向有源网络供电的VSC-HVDC系统仿真

3.4.2 VSC-HVDC向无源网络供电仿真

3.5小结

第四章 硬件装置设计

4.1中央处理器—TMS320LF2407A

4.1.1通用I/O引脚

4.1.2 ADC模块

4.1.3 PWM模块

4.2同步信号以及锁相环倍频电路

4.3模拟信号采集

4.4功率部分设计

4.5小结

第五章软件实现

5.1 DSP运算格式简单介绍

5.2主程序流程

5.2.1主程序流程

5.2.2 3/2变换

5.2.3软件滤波

5.2.4比例积分调节

5.2.5幅值相角计算

5.2.6调制波的生成

5.2.7 PWM脉冲生成

5.2.8占空比计算

5.3小结

第六章 轻型直流输电VSC-HVDC实验系统

6.1实验部分及实验装置照片

6.2实验波形及分析

6.3小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致 谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况