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基于DSP的TCR型SVC控制器的研究与设计

作者：许胜 Publish: 2005-9-12 Hits:-

【中文题名】

基于DSP的TCR型SVC控制器的研究与设计

【英文题名】

【学科专业】

电路与系统

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2005-9-12

【中关键词】

动态无功补偿,欠补偿,TCR,有理插值,DSP,控制器

【英关键词】

Dynamic reactive power compensation,Lack compensation,TCR,Rational interpolation,DSP,Controller,

【分类导航】

工业技术>电工技术>输配电工程、电力网及电力系统>电力系统的自动化>自动调整>

【论文摘要】

冲击性负荷(如交直流电弧炉、轧机、绞车、电焊机等)大量接入电网,引起电网电压波动与闪变、三相供电不平衡以及电压电流波形畸变等,造成电网电能质量的严重恶化。本文研究并设计了一种基于DSP的FC+TCR型静止无功补偿装置(SVC)控制器。该控制器依据Steinmetz三相不平衡负荷的补偿理论,以先进的DSP芯片TMS320F2812作为硬件核心。试验显示,装置能够有效抑制电网电压的波动和闪变,改善系统的三相不平衡度。快速响应策略是控制器的理论核心。本文在Steinmezt原理的基础上,针对无功补偿过程中无功倒送问题,推导出一种防止无功过补偿的三相等效补偿电纳公式。同时,文章提出了通过电压过零采集无功电流及有功电流的方法来实现对三相等效补偿电纳的求解,实现对系统无功的动态补偿。 TCR型SVC控制中触发控制角的计算精度直接影响无功补偿的效果。本文提出并实现了有理插值法作为晶闸管触发控制角的计算方法,通过仿真表明该方法具有计算量小,精度高的特点。控制器主要由检测、控制、驱动、保护、显示及通信等模块构成。本文利用电焊机与电弧炉相似的用电特性,以电焊机为负载,通过开发运行一套低压T...

【论文题纲】

第1章绪论	8-14
1.1 文选题背景与研究意义	8-9
1.2 国内外研究动态及存在问题	9-10
1.3 国家标准及国际组织关于负荷干扰的限制标准	10-12
1.3.1 电压波动和闪变的定义及标准	10-12
1.3.2 谐波及三相电压不平衡标准	12
1.4 本文研究的主要内容及主要工作	12-14
第2章 TCR型动态无功补偿器(SVC)的控制原理	14-36
2.1 冲击性负荷无功补偿的基本原理	14-19
2.1.1 电弧炉用电特性	14-15
2.1.2 钢厂电压闪变和不平衡度现状分析	15-18
2.1.3 波动性负荷的无功补偿原理	18-19
2.2 TCR型动态无功补偿器(SVC)的补偿原理	19-22
2.2.1 SVC定义及分类	19-20
2.2.2 TCR型SVC补偿原理	20-22
2.3 晶闸管相控电抗器(TCR)	22-28
2.3.1 TCR相控原理	22-24
2.3.2 TCR的主要接线形式	24
2.3.3 TCR模型的MATLAB仿真	24-27
2.3.3.1 TCR单相仿真	24-26
2.3.3.2 三角形联结的TCR仿真	26-27
2.3.4 TCR控制形式	27-28
2.4 快速响应策略	28-35
2.4.1 常见的响应方法	28-29
2.4.2 用对称分量法分析负荷补偿	29-31
2.4.3 基于Steinmetz原理的防止过补偿策略	31-34
2.4.4 三相补偿电纳B_r~(ab)、B_r~(bc)、B_r~(ca)的实现方法	34-35
2.5 本章小结	35-36
第3章 TCR型SVC控制器的硬件设计	36-50
3.1 TCR型SVC控制系统结构	36-38
3.1.1 SVC控制系统简图	36
3.1.2 主电路的实现	36-37
3.1.3 保护电路的实现	37-38
3.2 SVC控制器的硬件设计	38-49
3.2.1 控制器的结构	38-39
3.2.2 DSP芯片TMS320F2812简介	39-40
3.2.3 信号采集电路的实现	40-47
3.2.3.1 采集电路的硬件结构	40-41
3.2.3.2 电压／电流互感器	41
3.2.3.3 二阶有源低通滤波电路	41-42
3.2.3.4 信号调理电路	42-44
3.2.3.5 采样触发信号形成电路	44-47
3.2.4 脉冲形成电路的实现	47
3.2.5 触发脉冲驱动电路	47-48
3.2.6 通信、显示等接口电路的实现	48-49
3.3 本章小结	49-50
第4章 TCR型SVC控制器的软件设计	50-71
4.1 软件设计结构与流程	50-51
4.1.1 软件的功能与划分	50
4.1.2 软件设计主流程	50-51
4.2 系统初始化	51-52
4.3 电压、电流信号采集模块	52-60
4.3.1 信号采集流程	52
4.3.2 ADC模块的结构特点及其初始化	52-55
4.3.2.1 ADC模块的结构特点	52-54
4.3.2.2 ADC模块的初始化	54-55
4.3.3 EV模块的结构特点及其初始化	55-58
4.3.3.1 EV模块的结构特点	55-56
4.3.3.2 EV模块的初始化	56-58
4.3.4 信号采集的软件实现	58-60
4.3.4.1 电压信号采集的软件实现	58-59
4.3.4.2 电流信号采集的软件实现	59-60
4.4 信号处理模块	60-65
4.4.1 三相电压有效值的算法实现	60-61
4.4.2 三相补偿电纳的算法实现	61-62
4.4.3 晶闸管控制角的算法实现	62-65
4.4.3.1 构造有理插值函数	63-64
4.4.3.2 验证所构造有理插值函数R(κ)的精度	64-65
4.4.3.3 控制角算法实现流程	65
4.5 触发脉冲形成模块	65-67
4.6 频率跟随模块	67
4.7 通信模块	67-68
4.8 显示模块	68-70
4.9 本章小结	70-71
第5章试验及结果分析	71-81
5.1 SVC控制器的性能测试	71-75
5.1.1 试验简介	71
5.1.2 电压电流信号采集功能测试及结果分析	71-73
5.1.3 控制角α的精度测试及结果分析	73-74
5.1.4 触发脉冲输出测试及结果分析	74-75
5.1.5 控制器其他功能测试及结果分析	75
5.2 TCR-SVC样机的低压试验	75-80
5.2.1 试验电路结构与参数配置	75-77
5.2.2 TCR型SVC样机投运前后补偿效果分析	77-79
5.2.3 公共点(PCC)电能质量分析	79
5.2.4 结果分析	79-80
5.3 本章小结	80-81
第6章总结	81-82
致谢	82-83
参考文献	83-86
本文作者硕士生期间论文发表情况	86

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.376564



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