电流扰动发生装置的研究

论文摘要

针对电能质量技术装备水平的提高和产品的多样化,有必要研制能够产生各类电能质量扰动在内的具有一定带宽和驱动能力的电能质量扰动发生装置,在实验室中模拟各种电能质量现象,为电网电能质量的测量、分析、评估和控制建立基础平台,因此,提出一种可模拟负荷电流特性的扰动发生装置。文章详细介绍了电能质量中谐波问题,无功问题,电流波动问题,并对以上问题产生的原因和所带来的影响进行了分析和总结,并由此提出了研究电流扰动发生装置的必要性。本文结合高压系统的特点,对目前的高压大功率变流器的拓扑结构进行了分析和比较,提出了适用于电流扰动发生装置的拓扑结构,并为装置进行了参数设计。本文还针对电流扰动发生装置的特点,分别对整流侧、基波部分和谐波部分等控制策略进行了数学推导,并给出了最终的控制框图。文章对控制系统的设计进行了详细的介绍,包括软件部分、硬件部分和电磁兼容设计。硬件部分采用是基于EthercAT高速以太网的全数字控制器,软件部分实现了控制指令的下发、波形管理等功能。在理论研究和仿真验证的基础上,本文最后对电流扰动发生装置的硬、软件设计进行了验证,并在10Kv系统上挂网运行,实验结果验证了上述分析结论的正确性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 谐波问题
• 1.3 无功问题
• 1.4 电流波动问题
• 1.5 课题的必要性
• 1.6 论文工作及内容
• 2 主电路拓扑及其工作原理研究
• 2.1 主电路拓扑研究
• 2.1.1 常见应用结构
• 2.1.2 主电路拓扑设计
• 2.2 主电路参数计算
• 2.2.1 装置容量
• 2.2.2 基波连接电抗
• 2.2.3 谐波连接电抗
• 2.2.4 基波模块级数
• 2.2.5 整流变压器参数选择
• 2.2.6 直流侧电容设计
• 2.2.7 整流连接电抗
• 2.3 电流扰动发生装置的基本原理
• 3 控制算法研究与仿真
• 3.1 装置总体控制策略
• 3.2 整流侧控制策略
• 3.2.1 外环控制
• 3.2.2 内环控制
• 3.3 基波模块控制策略
• 3.4 谐波模块控制策略
• 3.5 锁相环设计
• 3.6 H桥电路调制算法
• 3.6.1 单极倍频SPWM
• 3.6.2 载波移相SPWM
• 3.6.3 瞬时无功功率理论
• 4 控制系统的设计与实现
• 4.1 设计概述
• 4.2 信号输入输出设计
• 4.3 控制系统硬件设计
• 4.3.1 信号采集板卡设计
• 4.3.2 开关量输入板设计
• 4.3.3 开关量输出板设计
• 4.3.4 主站板设计
• 4.3.5 耦合器板设计
• 4.3.6 控制保护板设计
• 4.3.7 单元控制器板设计
• 4.4 控制系统软件设计
• 4.4.1 故障录波系统的功能
• 4.4.2 录波设计
• 4.4.3 上位机录波软件设计
• 4.4.4 人机接口软件设计
• 4.4.5 人机界面软件的基本操作
• 4.4.6 软件配置操作
• 4.4.7 软件配置信息
• 4.5 控制系统电磁兼容设计
• 5 电流扰动发生装置实验
• 5.1 低压模型试验
• 5.1.1 正序电流输出
• 5.1.2 波动与闪变
• 5.1.3 负序扰动发生
• 5.1.4 谐波扰动发生
• 5.2 高压试验
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 今后的研究工作
• 参考文献
• 作者简介
• 学位论文数据集