配电网中基于DSP的静止无功发生器的研究

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1、静止无功发生器的无功检测及控制策略的研究姓名：黄珊珊学号：201120141053研究方向：电力系统及其自动化导师姓名：李玲玲（教授）本课题主要研究内容对现有无功电流检测方法及控制策略对比分析，确定本课题采用的检测方法及控制策略相应的补偿控制策略及无功电流的检测方法。研究瞬时无功检测方法及其在SVG中的应用，拟采用一种适当的智能算法（如模糊神经网络、自适应神经网络等）实现电网瞬时无功电流的准确测量；研究SVG的控制策略，选择一种基于DSP的数字PWM控制方法，配合改进后的检测模块，通过SVG无功补偿系统的仿真模型验证控制策略的有效性，即提高对电网无功功率补偿的精确性和系统的实时性。确定S

2、VG无功补偿系统的的总体框图，设计基于DSP的静止无功发生器控制系统的硬件结构，搭建各主要功能模块的仿真模型。编写能实现SVG各模块功能的软件程序流程图。本课题研究内容1.通过对几种不同的控制策略及无功电流检测方法进行对比分析，确定相应的补偿控制策略及无功电流的检测方法。2.设计静止无功补偿器的硬件电路，确定其各主要功能模块；选择能满足测量范围及测量精度的传感器及满足控制精度的DSP；通过计算电子开关器件在工作过程中的功率损耗及开关损耗，选择电路的散热方式及屏蔽措施。3.通过对配电网无功补偿装置各模块进行分析，编写能实现SVG各模块功能的程序流程图，并通过MATLAB/SIMULINK对

3、其可行性进行仿真验证。已完成工作1.建立了SVG模型，并确定了直接电流控制策略。2.选择无功电流检测方法，并针对其不足进行了相关改进。3.设计了SVG的主电路及部分硬件电路4.下一步工作SVG模型在对SVG进行控制之前，应该首先构建其模型，对于SVG系统而言，其具有系统变量参数多，耦合性强的特点，静态的数学模型对其内在联系进行表达具有很大的不准确性，因此，采用将三相瞬时变量进行坐标变换的方法进而推导出SVG动态过程的微分方程设阻抗两端的压降为,逆变器交流侧输出电压为，电网电压为，与系统相连的电抗器的阻抗角用表示，根据矢量关系可得下述表达式：由上式可得：根据稳态电路理论知识，则无功电流及有

4、功电流的有效值分别为：（1-2）（1-1）将1-2式代入1-1式中得：综上：当电网电压及装置等效电阻R一定时，可以通过改变控制角的大小来实现控制SVG从系统中吸收或发出的无功功率的大小控制策略设计由公式：控制框图如下所示：控制原理SVG逆变器输出的电流瞬时值经dq-abc变化后变成有功电流与无功电流，然后与有功电流参考值及无功电流参考值进行比较,经PI调节器所得到的值经dq反变换得到三相电流信号，通过恒频三角波比较生成逆变器的IGBT的驱动指令信号，从而进行PWM电流跟踪控制。有功电流参考值由直流侧电压参考值与直流侧电容电压反馈值后经PI调节器得到，由于无功电流参考值与无功电流反馈值及有

5、功电流参考值与有功电流反馈值在稳态情况下都是直流信号，因此通过PI调节可以实现无稳态误差的电流跟踪控制，此种控制方法采用双闭环反馈控制系统，内环为电流环，外环为电压环，控制精度高，误差小，无功电流检测无功电流检测方法比较：1.基于频域分析的FFT检测法：该法用快速傅里叶变换获取各次谐波信号的幅值，频率和相位；该方法检测精度高，实现方式简单，功能多、使用方便，缺点：速度慢。2.基于Fryze时域分析检测方法：Fryze时域分析检测方法的基本原理是基于将非线性负载的电流分解为两个正交分量，一个是有功电流分量，二是广义的无功电流，包括各种谐波电流。该检测方法的缺点是：因为Fryze功率定义是建

6、立在平均功率基础上的，用此种方法求得的瞬时有功电流是几个周期前的电流值，因此该方法具有很大的滞后性，延时性，实时性不好等缺点。本文采用的无功电流检测方法dq坐标变换检测法假设三相电网电压对称平衡无畸变，则三相电压的瞬时值可表示为：令：将三相电流采用对称分量法分解可得：上式中，当n=1时，表示基波正序、负序及零序分量为电压的角频率，分别为各次电流的有效值及初相角。将三相电流进行dq0坐标变换：无功电流检测原理其具体的工作原理为：三相电流通过与线性变换矩阵作用产生三相基波正序电流，然后经过低通滤波器LPF滤除低频信号，通过Park反变换，得到三相基波正序瞬时电流，用三相系统的总电流减去三相基

7、波正序瞬时电流得到需要补偿的电流分量值。改进方法当三相系统出现不对称运行时，A相电压的初相角与A相正序电压的初相角出现一定的偏差，锁相环PLL提取的A相电压信号就不是所谓的A相正序电压，产生的相位偏差导致了对无功电流的检测产生了一定的误差，在此基础上，本文对传统的检测方法进行了改进，采用LPF及结合对称分量矩阵对不对称电压进行提取，提出A相电压正序分量，然后再提取正余弦信号，其原理框图如下所示：系统相关电路设计1.SVG主电路的设计