论文部分内容阅读
随着工业和社会的发展,电力电子设备的增多,电能质量问题也日益严重。无功补偿作为电能质量领域的重要组成部分,一直受到广泛的关注。SVG作为新一代的无功补偿设备,具有占地面积小,补偿效果好,不会与系统谐振,适用范围广等优点,已经成为无功补偿领域的重点研究内容。 本文介绍了SVG的工作原理,分析了几种常用的多电平拓扑结构并比较了它们的优缺点。介绍了基于瞬时无功功率理论的无功电流提取法,介绍了H桥逆变器和级联逆变器的调制策略并选择了结合单极倍频和载波移相SPWM调制法作为本文设计SVG的PWM调制法。本文还分析了SVG的电流控制策略和电压控制策略,在比较了几种电流控制策略之后,重点分析和推导了基于无差拍控制的三角波比较电流控制方法。本文将电压控制策略分为两部分,即单相级联逆变器的整体电压控制和级联逆变器的单元间均压。其中,单元间均压可分为外加硬件均压方式和软件均压方式两种方式,本文提出了一种软件均压方式,即通过本文提出的公式计算得到均压占空比,将均压占空比加入到PWM波中改变H桥逆变器输出电压,以此来控制各单元间能量流动,达到均压的目的。 本文设计了10kV静止无功发生器的硬件和软件,硬件部分包括主电路,功率单元和控制箱设计。主电路设计中介绍了整体硬件结构和连接电感器参数的选取办法,功率单元设计中介绍了功率单元的硬件结构,控制箱设计中介绍了控制箱的整体结构和其中的电路板及其主要功能。本文在软件设计中首先从整体结构上分析和介绍了本文设计的控制系统,设计了以同步信号为时间基准的三层控制结构,介绍了整体故障表和故障来源,然后本文介绍了DSP程序的主要功能和部分结构,介绍了FPGA程序和功率单元CPLD程序的主要功能和结构。 最后,本文对10kV静止无功发生器进行了仿真,介绍了基于以上分析和设计的10kV静止无功发生器样机并进行了实验,验证了本文内容的正确性和实际可行性,并对未来的工作进行了探讨和展望。