硕士论文-DSTATCOM变流器及控制策略的研究

山东大学硕士学位论文D-STATCOM变流器及控制策略的研究姓名：唐政申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：李建明20090508D-STATCOM变流器及控制策略的研究作者：唐政学位授予单位：山东大学相似文献(10条)1.期刊论文郑宏.白雪飞.文维娟.罗林.杨祥令静止同步补偿器在配电网的应用仿真-电气应用2008,27(3)配电网电能质量问题日益严重,开发和研制能有效提高供电质量的补偿装置是电力系统研究领域的新热点.通过静止同步补偿器在配电网的应用仿真分析配电系统中静止同步补偿器(DSTATCOM)进行无功补偿的意义.通过对其工作原理的分析,用Matlab仿真软件对在配电网上应用STATCOM无功补偿进行仿真.得到了DSTATCOM随电源电压变化的动态响应波形图.DSTATCOM补偿器在配电系统中达到很好的动态补偿效果,推广应用的前景非常广阔.2.学位论文孟燕妮配电网静止同步补偿器控制器的研究2005随着无功补偿技术的发展，配电网静止同步补偿器（DSTATCOM）作为用户电力技术中的一种重要无功补偿装置，因其能够对系统无功功率进行双向动态补偿，已成为现代静止无功补偿技术研究的热点。本文在分析配电网静止同步补偿器研究现状的基础上对DSTATCOM的补偿方式、检测系统和控制方法进行了总结和研究。通过对比配电网中无功补偿技术方案，选择低压集中补偿方式并以此为依据计算装置无功补偿容量。文中引入开关函数建立了基于三电平电压型逆变器的DSTATCOM动态模型，并且讨论了模型主要参数的选取原则。DSTATCOM检测方法和控制方法研究是本文的研究重点。文中确定了基于瞬时无功功率的改进型变换矢量理论检测方法，提出了预测电流控制、PI控制以及变换相结合的双环控制策略。同时利用MATLAB中的动态仿真工具SIMULINK，搭建了DSTATCOM的检测模块和控制模块。以含有DSTATCOM的10/0.4kV的配电系统为例，仿真分析了DSTATCOM在负荷变化过程中的动态补偿作用，比较了预测电流控制与直接电流控制下的DSTATCOM性能。仿真结果表明文中提出配电网静止同步补偿器控制方法能有效地实现无功动态补偿。最后，本文给出了采用DSP芯片实现的控制器软件设计方案。控制器采用TMS320F240芯片实现电量采样和完成控制算法，实现了无功补偿装置真正意义上的全数字化控制方案。3.会议论文杨晓萍.孟燕妮.张贤洪.张毅配电网静止同步补偿器控制器的研究2004配电网电能质量问题日益严重,开发和研制能有效提高供电质量的补偿装置是电力系统研究领域的新热点.针对配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)的核心部分——控制器,本文提出了基于d-q变换矢量控制理论的配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)预测电流直接控制方法,同时在数据处理上也做了一定改进.应用MATLAB仿真软件对DSTATCOM在10/0.5kV的配电网中动态补偿进行仿真,其结果验证了该控制方法的可行性及实时性.4.学位论文唐杰配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）的理论与技术研究2007配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)是一种重要的“用户电力(CustomPower)”装置，在配电网中能有效的解决电压波动与闪变、三相电压不平衡、电网谐波污染等电能质量问题。论文对D-STATCOM用来改善配电网电能质量时的电压控制策略、电网电压不平衡条件下D-STATCOM的运行性能及不平衡控制策略、补偿电流检测与控制技术、功率开关器件的驱动和缓冲电路参数优化设计等理论和关键技术进行了系统深入的研究，主要包括以下几方面的内容。补偿无功和电压是D-STATCOM装置的基本功能。D-STATCOM通过与公共连接点(PCC)进行无功功率交换，可以使公共连接点电压维持在参考电压值。为了使D-STATCOM装置具有良好的电压补偿性能，电压控制器的性能显得至关重要。论文的第2章针对传统的D-STATCOM电压控制策略存在的不足，以瞬时无功功率理论为基础，从功率交换的角度详细地分析了D-STATCOM系统中的功率交换关系，推导出了D-STATCOM逆变器的输出电压与指令电流之间的转换关系，进而提出了基于瞬时功率平衡的直接电压控制策略。由于该控制策略在实现过程中要利用到D-STATCOM系统中连接电抗器的等效电气参数，所以控制器的控制性能会受到等效电气参数的影响。同时考虑到D-STATCOM数学模型的不精确性，论文将模糊自适应PI控制引入到D-STATCOM控制系统中，使得控制器不仅结构简单、容易实现，而且还具有鲁棒自适应性能。对控制策略进行了数字仿真研究，仿真结果证明了控制策略的正确性和有效性。不平衡控制是D-STATCOM实现工程应用时所面临的技术难题之一。电网电压不平衡现象在配电网中普遍存在，电网电压的不平衡会给D-STATCOM装置造成不利影响。论文的第3章首先应用开关函数法和序网络分析法从D-STATCOM逆变器的输出性能和装置的过流两方面详细地分析了电网电压不平衡对D-STATCDOM装置的影响。然后提出了综合利用改进的开关函数调制法和负序电压前馈控制的不平衡控制策略，克服了单独使用改进的开关函数调制法和负序电压前馈控制策略存在的缺陷，解决了D-STATCOM输出电流中的谐波问题和装置的过流问题。为了利用D-STATCOM改善供电电压的不平衡度，论文的第3章提出了正、负序双控制环相叠加的不平衡控制策略，正、负序控制环均实现了无电流传感器控制，使D-STATCOM既能很好的补偿电压又能改善不平衡度。D-STATCOM装置除了补偿无功功率和电压外，也可以用来实现对负荷的综合补偿。拓宽D-STATCOM的应用范围，提高D-STATCOM装置的性价比也是D-STATCOM未来发展的一个方向。利用D-STATCOM来实现对负荷的综合补偿时，补偿电流的检测和控制技术是其中的两大关键技术。论文的第4章提出了一种改进的基于电源电压矢量的同步参考坐标变换检测法，该方法无需锁相环电路，且在电网电压不平衡条件下仍能准确的检测出负载电流中的无功、谐波和负序分量，满足D-STATCOM负荷综合补偿的要求。D-STATCOM用于负荷综合补偿时其补偿指令电流为不规则的非正弦信号，常规的电流跟踪控制技术很难使D-STATCOM的输出电流能很好的跟踪补偿指令电流的变化。针对补偿指令电流信号的特点，论文的第4章将基于空间矢量的滞环电流控制技术引入到D-STATCOM用于负荷综合补偿时的电流跟踪控制之中，取得了不错的控制效果。D-STATCOM装置要实现安全、稳定运行，在很大程度上取决于主电路功率开关器件的运行情况。为了使功率开关器件稳定、可靠的工作，必须为其设计性能优良的驱动电路和缓冲电路。论文的第5章从工程开发周期和驱动电路的性能出发，提出了一种基于SCALE器件的IGBT智能集成驱动保护方案。该方案采用了智能集成驱动器2SD315A作为D-STATCOM功率开关器件IGBT的驱动电路，该驱动电路集驱动、隔离和保护为一体，且开发周期短，适合于D-STATCOM实际装置的开发。论文给出了该方案实现过程中的一些技术细节，可以为同类型的电力电子设备的开发提供参考。论文的第5章还设计了一种D-STATCOM主回路新型结构，使得主回路电感更小，从而更好的抑制瞬态电压。此外，针对目前根据工程经验来设计缓冲电路所存在的问题，提出了基于模糊多目标优化的缓冲电路参数设计方法，实践证明这种方法是切实可行的。论文的第6章在前面几章相关理论和技术的指导下成功研制出了±50kvar的D-STATCOM实验装置，并在实验样机上进行了大量的实验。实验结果与仿真结果相吻合，验证了上述理论和技术是正确而有效的。论文最后对全文工作进行了总结，对D-STATCOM今后的研究方向和应用前景进行了展望。5.期刊论文王霞.高沁翔.WANGXia.GAOQin-xiang配电网静止同步补偿器在改善电能质量中的应用-江苏电器2007,(4)介绍了电能质量的控制与改善和控制电压技术与调节无功功率的关系,阐明了配电网静止同步补偿器DSTATCOM作为一种新型的用于配电系统的动态无功补偿装置,可以通过与系统进行无功交换来维持系统的电压恒定,提高系统稳定性.应用实例表明,它能有效补偿非线性负荷对配电网的冲击,改善电能质量,并能提高生产效率,降低单位产品的能耗.6.学位论文吕黎三相四线制配电网静止同步补偿器控制方法的研究2007配电网静止同步补偿器(DistributionStaticSynchronousCornpcnsator,DSTATCOM)作为一种重要无功补偿装置,因其能对系统无功功率进行双向动态补偿,而成为现代静止无功补偿技术研究的热点.本文针对配电网的无功补偿、负载不平衡及消除谐波、零序和负序等有害电流问题,重点研究了三相四线制DSTATCOM的控制方法.本文的工作如下:首先,针对三相平衡无功负载的补偿,对三相三线制DSTATCOM控制方法进行研究.选择三桥臂两电平逆变器作为DSTATCOM的主电路,并根据其等效电路建立了数学模型,提出DSTATCOM的控制策略--双环控制,外环控制为直流侧电容电压PI控制以及无功电流检测方法,内环控制采用电流前馈解耦控制.采用空间矢量PWM调制算法(SVPWM).运用电磁暂态仿真软件(PSCAD/EMTDC)对在不同负载情况下DSTATCOM的补偿效果进行了研究.仿真结果表明,本文设计的DSTATCOM控制策略在恒定负载和变化负载下均有良好的补偿效果,并在突甩、突加负载情况下具有良好的暂态稳定性.然后,针对三相四线系统中的DSTATCOM,为使其除具有无功补偿外,还具有消除谐波、零序和负序等有害电流的功能,对采用三维空间矢量PWM调制的DSTATCOM进行了深入研究.选择四桥臂两电平逆变器作为DSTATCOM的主电路,根据其等效电路建立了基于αβο坐标系下的DSTATCOM数学模型,并根据其数学模型详细分析了三维空间矢量PWM调制的原理,给出了这种方法的空间四面体的选择和具体的控制方法.总结了目前多种参考电流检测方法,选择了瞬时无功i,p-i,q理论生成参考电流指令,其中直流侧电压控制采用能量PI调节器.仿真结果验证了采用三维空间矢量PWM调制的DSTATCOM既能够对负载不平衡进行补偿,同时能够有效地滤除系统中的谐波、负序和零序等有害电流.7.期刊论文张军利一种单周控制的配电网静止同步补偿器的实现-电子产品世界2008,(11)为了提高配电网静止同步补偿器的动态响应速度和稳态补偿精度,将单周控制应用于无功补偿装置的控制器设计中,并对逆变器开关管工作过程中的死区影响进行了补偿.8.期刊论文唐杰.王跃球.尹进田.袁旭龙.TANGJie.WANGYueqiu.YINJintian.YUANXulong配电网静止同步补偿器的无电流传感器电压控制策略-电力自动化设备2009,29(2)配电静止同步补偿器(D-STATCOM)通过与电网交换无功功率可以有效地改善电压质量.重点论述了D-STATCOM用于维持公共连接点电压恒定且平衡的控制策略.以瞬时功率理论为基础,分析了D-STATCOM系统中的功率交换关系,得到D-STATCOM输出电压正序分量和负序分量与相应输出电流的关系式.提出了D-STATCOM的无电流内环的电压控制策略,省去了电流传感器及相应的信号调理电路.与传统的电压外环/电流内环相比较,该控制策略具有结构简单、容易设计等优点.整个电压控制器采用了正序电压控制器和负序电压控制器相叠加的结构,仿真和实验结果表明,所提电压控制策略在实现公共连接点电压维持恒定的同时能实现三相电压的平衡.9.学位论文罗明配电网静止同步补偿器的实验研究2007传统的无功补偿装置响应时间长、调节特性差，而且补偿容量受到装置自身容量的限制。而基于电力电子逆变技术的无功补偿装置STATCOM由于采用了GTO、IGBT等大功率全控型器件，因此能够更快速、更有效的补偿系统中的无功功率。本文论述了静止同步补偿器(STATCOM)及其进展，分析了