基于差分熵的6.3KV静止无功补偿器控制系统研究

论文摘要

本文以煤矿电网大功率变频、整流设备的谐波抑制和无功补偿为研究背景,进行基于差分熵的6.3kV静止无功补偿器（Static Var Compensator,SVC）控制系统研究。基于电网阻抗图分析,建立SVC动力学优化模型;给出瞬时无功理论与差分熵理论相结合的无功与谐波检测算法。本文主要工作如下:基于TCR（Thyristor Controlled Reactor）与PPF（Passive Power Filter）的工作原理和谐波特性分析,将动力学建模理论应用于SVC的参数优化设计。实例分析表明,经过参数优化的滤波器能够有效的滤除系统中的谐波,可有效降低滤波通道与电网等效电抗之间谐振。将瞬时无功功率理论和差分熵理论相结合,利用瞬时无功功率理论的ip-iq方式计算出无功电流,根据计算得到无功电流来控制晶闸管的导通角。基于差分熵理论对扰动信号敏感的特点,应用差分熵理论来捕捉电网中无功与谐波的扰动,为SVC控制系统的开发奠定理论与算法基础。基于6.3kV电网的功率因数和谐波电流实测数据分析,给出TCR+PPF型SVC的拓扑结构;基于动力学分析理论设计SVG系统参数;设计10串2并的TCR阀组结构拓扑,给出了TCR的实验电压与电流波形。所做工作为SVC控制系统的开发奠定了硬件与算法基础。针对6.3kV电网谐波抑制与无功补偿需求,进行SVC系统系统仿真分析。结果表明,通过对TCR的动态无功补偿效果控制,可在保证PPF满足预期滤波效果的前提下,有效防止负载容量降低前提下确保PPF不出现无功过补。基于差分熵理论对电网的无功扰动进行分析表明,所设计SVC能够在电网谐波与无功突变情况下有效地满足负载扰动产生的滤波与无功动态补偿需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 无功功率的产生及影响
• 1.1.2 谐波的产生及其危害
• 1.2 无功补偿和谐波抑制装置发展现状
• 1.2.1 无功补偿装置的种类和特点
• 1.2.2 谐波抑制装置的种类和特点
• 1.3 SVC国内外在该方向的研究现状
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第2章 静止无功补偿器（SVC）的基本原理
• 2.1 TCR的基本原理
• 2.1.1 TCR的基本结构和工作特性
• 2.1.2 TCR的补偿特性和谐波分析
• 2.1.3 三相TCR
• 2.2 PPF的工作原理
• 2.2.1 单调谐滤波器的工作原理
• 2.2.2 高通滤波器的基本原理
• 2.2.3 单调谐滤波器的设计
• 2.2.4 高通滤波器的设计
• 2.3 SVC动力学建模分析
• 2.4 工程设计实例
• 2.5 本章小结
• 第3章 瞬时无功功率和差分熵理论
• 3.1 三相瞬时无功功率理论
• 3.2 谐波和无功电流检测
• 3.3 差分熵理论
• 3.3.1 信息熵的简述
• 3.3.2 差分熵的意义及效果仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 SVC的结构和硬件设计
• 4.1 SVC工作煤矿电网分析
• 4.2 SVC拓扑结构
• 4.3 SVC控制程序总流程
• 4.4 SVC硬件设计
• 4.4.1 信号调理电路
• 4.4.2 DSP电路
• 4.4.3 CPLD电路
• 4.4.4 晶闸管触发电路
• 4.5 本章小结
• 第5章 TCR+PPF型SVC的仿真分析
• 5.1 仿真背景分析
• 5.2 SVC谐波抑制效果分析
• 5.3 SVC无功补偿特性分析
• 5.4 无功功率的差分熵检测
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢