基于DSP的静止无功发生器控制系统的研究

论文摘要

在电力系统中,随着大城市和负荷中心用电密度的增加以及超高压远距离输电线的采用,电力系统的稳定问题日益突出,无功补偿技术显得越来越重要。传统的无功补偿装置,如TCR、TSC及其组合很难满足快速的动态的无功补偿要求,静止无功发生器(ASVG)作为柔性交流输电系统中的一项核心技术,由于其先进的控制性能和良好的补偿效果,逐步成为电力电子领域研究的热点。这种无功补偿设施应用在输电网中,可以提高输电网的输送容量、增强系统的稳定性,从而改善供电质量。本文系统地分析了ASVG的国内外研究现状及发展趋势,从不同角度介绍了ASVG的工作原理,并对控制方法进行了详细分析。在分析研究ASVG的工作原理以及SVPWM控制策略的基础上,本文设计了基于DSP的ASVG控制系统硬件结构及软件部分。完成了硬件系统主电路和控制电路两部分的设计。主电路的功率器件选用三菱公司的智能功率模块(IPM)PM15RSH120,控制电路以TMS320LF2407A为核心,由DSP控制板,信号采集及信号调理电路,IGBT驱动电路等几部分构成。系统软件部分主要设计了主程序、中断采样子程序、FFT子程序和PWM发生子程序四部分。本文以阻感性负载为例在实验室进行了模拟实验,对ASVG的各单元进行了实验,包括数据采集、测频部分、2407A DSP输出的PWM脉冲、补偿功能实验。各单元电路及子程序分别通过实验室调试,实现了ASVG控制系统的基本功能。实验结果表明:当改变阻感性负载时,ASVG控制系统能自动进行无功补偿,有较好的补偿效果,且采用电流直接控制方法,提高了系统的响应速度和控制精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 国内外静止无功发生器的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文研究主要内容
• 2 ASVG 的基本原理及控制策略研究
• 2.1 ASVG 的系统构成
• 2.2 ASVG 的基本工作原理
• 2.2.1 不考虑损耗时的工作原理
• 2.2.2 考虑损耗时的工作原理
• 2.3 ASVG 控制方法研究
• 2.3.1 电流间接控制
• 2.3.2 电流直接控制
• 3 ASVG 的DSP 控制系统硬件结构设计
• 3.1 ASVG 系统硬件结构方案设计
• 3.2 主控制芯片的选取
• 3.3 信号采集系统设计
• 3.3.1 电压电流信号调理电路
• 3.3.2 同步信号产生电路
• 3.4 IPM 逆变电路的设计
• 3.5 串行通信接口电路
• 3.6 显示
• 3.7 电源及时钟
• 3.7.1 系统时钟电路
• 3.7.2 电源电路
• 3.7.3 时钟电路
• 4 ASVG 的DSP 控制系统软件设计
• 4.1 主程序模块设计
• 4.2 中断采样子程序设计
• 4.3 FFT 模块设计
• 4.4 PWM 脉冲发生子程序设计
• 5 实验及结果分析
• 5.1 实验设备
• 5.2 实验系统总体结构设计
• 5.3 实验结果与波形
• 5.3.1 数据采集部分实验结果
• 5.3.2 测频部分实验结果
• 5.3.3 2407A DSP 输出的PWM 脉冲波形
• 5.3.4 补偿功能实验
• 5.4 实验小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录一 IPM 逆变电路
• 攻读硕士学位期间发表的论文