本科毕业设计_配电网静止同步补偿器的解耦控制系统设计与仿真

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1、配电网静止同步补偿器的解耦控制系统设计与仿真rds:reactivepower;distribution-networkstaticsynchronouscompensator;decoupledcontrolstrategy目录1绪论11.1无功功率的产生21.2无功功率的影响21.2.1增加设备容量21.2.2使设备及线路损耗增加21.2.3线路压降变大31.3无功补偿的意义41.4无功补偿的方法41.4.1并联电容器51.4.2同步调相机51.4.3静止无功功率补偿器61.5本文的主要内容及章节安排62配电网静止同步补偿器的工作原理72.1配电网静止同步补偿器的主电路拓扑7

2、2.2静止同步补偿器的工作原理72.2.1不计损耗的等效原理分析82.2.2计及损耗的等效原理分析9配电网静止同步补偿器的解耦控制系统设计与仿真2.3配电网静止同步补偿器的控制方案113配电网静止同步补偿器的解耦控制系统123.1系统建模123.1.1静止同步补偿器交流侧的数学模型123.1.2静止同步补偿器直流侧的数学模型133.1.3静止同步补偿器的控制模型143.2配电网静止同步补偿器的解耦控制系统153.2.1前馈解耦控制方案153.2.2期望值信号i*Sq的获取173.2.3期望值信号i*Sd的获取173.2.4解耦控制模型173.3配电网静止同步补偿器解耦控制系统的参

3、数设计183.3.1内环电流跟踪控制器的设计183.3.2外环直流侧电压控制器的设计204配电网静止同步补偿器的MATLAB建模与仿真224.1MATLAB的简介224.2配电网静止同步补偿器的MATLAB建模224.2.1其他各类系统模块的作用及参数的设置234.2.2主电路模块264.2.3输出滤波器模块274.2.4解耦控制模块284.2.5PWM模块294.3仿真结果及其分析295总结与展望32参考文献33致谢35附录36配电网静止同步补偿器的解耦控制系统设计与仿真配电网静止同步补偿器的解耦控制系统设计与仿真1绪论无功功率这个物理量在电气专业技术领域当中是一个极其重要的组

4、成部分。在磁场中电场的变化会在同一时间产生变化的磁场，电场中变化的磁场也会产生变化的电场，这就是无功功率交换的规律。所以要产生无功功率，前提条件是同时存在可变的磁场和电场空间。正弦电路中，我们已经对无功功率给出了比较清楚的定义，无功功率表示电路中存在能量的交换，这个交换过程并不消耗功率，我们可以将无功功率的幅值作为能量交换的一种量度。我们一般习惯用平均无功功率来表示无功功率，它表示电路中电源和储能元件间功率交换的最大值，也表示彼此间能量交换的一种量度。非正弦电路中，无功功率的概念却比较抽象，并且到如今还没有得出一种被广泛接受的无功功率的定义。随着我国经济的不断加速发展，我国的电力

5、工业也随之得到了迅猛良好的发展，工业及各类行业对供电电能质量的要求越来越高，因此对电网无功功率平衡的要求也越来越严格。无功电源跟有功电源具有同样的积极意义，可用来降低电网损耗、提高电网安全运行稳定性和供电电能质量。如果出现电网无功功率不平衡的现象，这将会引起电力系统电压的波动，严重情况下还会对用电设备造成损坏以及系统电压崩溃等更加恶劣情况发生。因此平衡无功、保证无功功率符合电网需求对电力系统来说是及其重要的，对无功功率的不断研究对电力系统稳定经济运行也是有非常重要的意义[1]，研究无功功率有以下重要的现实意义：（1）对无功功率及其平衡方法的研究，可以提高供电电能质量，保证电网的安

6、全稳定运行。（2）通过数据上的统计以及理论上的分析来掌握其所呈现出的经济规律，然后采用各项技术措施来促进电力系统的稳定经济运行。（3）研究无功功率可以促进节能。节能减排是当代社会面对的巨大课题，而无功功率在电网中会不断地循环，所以平衡好无功能减少这样的浪费。第36页共36页配电网静止同步补偿器的解耦控制系统设计与仿真（4）通过对无功功率的研究来解决现如今电力系统中与无功功率有关的各类技术难题。很多技术问题与无功功率相关联，比如有：①无功功率的静态稳定性的稳定；②发电机自励问题；③潜供电流所引发的单相快速自动重合闸所引起不能熄灭电弧的问题；④无功负荷的冲击性的问题；⑤无功功率中的高

7、次谐波所引起的公害问题；⑥馈电系统所造成负荷功率因数的变化与改善问题。1.1无功功率的产生无功功率的基本概念：在同时存在电容和电感的交流电路里，前半个周期的时间内，电路中的电容电感元件将电源能量转换成磁场能或电场能储存在这些储能元件中，而在剩下的半个周期的时间里再将储存在储能元件中的能量送还到电源。在这个转化的过程当中，电路中只进行能量的交换，而这些能量并没有被消耗掉，这过程就产生了无功，我们称这个过程中的能量交换的速率的幅值为无功功率。以字母Q来表示，其单位为乏（Var）。1.