【摘要】：近年來,隨著煤礦企業(yè)的發(fā)展壯大,礦井的安全以及效率問題越來越引起人們的重視。由于三相異步電動機等無功負荷的存在,煤礦井下供電系統(tǒng)的功率因數(shù)長期運行在0.4～0.7之間,電壓損失大,電能損耗嚴重,并影響設備的正常啟動,從而降低了供電質(zhì)量。事實上,礦井供電系統(tǒng)的合理運行在很大程度上決定了煤礦供電系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟性和可靠性。針對以上問題,本文研制了一套用于煤礦井下供電系統(tǒng)的靜止無功發(fā)生器(SVG),采用無功補償技術(shù)提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和電壓穩(wěn)定性,對于煤礦企業(yè)節(jié)能減耗、保證安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。本文主要的研究內(nèi)容如下： 在分析國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和查閱相關參考文獻的基礎上,研究了無功補償裝置的補償原理,結(jié)合煤礦井下供電系統(tǒng)及用電負荷的實際情況,闡述井下無功補償?shù)谋匾?分析比較了SVG的各種優(yōu)點并說明了其應用于礦井供電系統(tǒng)的合理性和優(yōu)越性。 介紹了SVG的常見主電路結(jié)構(gòu),通過分析SVG主電路的工作相量圖,闡明了SVG的工作原理。建立了SVG數(shù)學模型,推導了其在三相靜止坐標系(a,b,c)和兩相旋轉(zhuǎn)坐標系(d,q)的數(shù)學表示,分析了兩種不同坐標系下數(shù)學模型的特點。在數(shù)學模型的建立過程中,論述了坐標變換的原理,明確了坐標變換的實現(xiàn)過程。根據(jù)所設定的補償容量和電壓等級并結(jié)合工程實際,選取了主電路的參數(shù)。 在介紹三相電路瞬時無功功率理論和傳統(tǒng)無功電流檢測方法的基礎上,采用ip-iq法進行無功電流的檢測,在該方法的實現(xiàn)過程中對αβ-dq坐標變換矩陣進行了創(chuàng)新性的改造。分析了SVG的間接電流控制法和直接電流控制法,重點介紹了直接電流控制中的固定開關頻率PWM控制和滯環(huán)PWM控制,并比較了它們的優(yōu)缺點以及不同的應用場合。針對旋轉(zhuǎn)坐標系下有功電流ip和無功電流iq的耦合問題,采取了前饋解耦的方法實現(xiàn)了各自的獨立控制。研究了空間矢量SVPWM調(diào)制技術(shù)的原理及實現(xiàn)法則,最后制定了本系統(tǒng)的控制策略即基于固定開關頻率的跟蹤指令電壓SVPWM直接電流控制。 設計了SVG裝置的硬件電路,基于DSP-TMS320LF2407A,形成了整個硬件系統(tǒng)。主要包括信號檢測調(diào)理電路、控制器最小系統(tǒng)電路、功率器件驅(qū)動電路和系統(tǒng)保護電路等。選取了各電路的參數(shù),在所設計電路原理的基礎上,完成了PCB電路板的繪制工作�；贒SP軟件開發(fā)環(huán)境CCS3.1,開發(fā)了SVG裝置的軟件程序。主要包括DSP初始化配置程序、數(shù)據(jù)發(fā)送主程序、保護子程序、電網(wǎng)頻率計算子程序、交流電壓幅值計算子程序、PI調(diào)節(jié)子程序和SVPWM脈沖生成子程序等。采用觸摸屏實時顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù),設計了人機界面的畫面結(jié)構(gòu),編寫了DSP和觸摸屏的通訊程序,實現(xiàn)了操作人員和控制系統(tǒng)之間的信息交換。 根據(jù)軟硬件設計方案,搭建了SVG裝置的實驗平臺。完成了SVG裝置硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)各部分的調(diào)試工作,并解決了調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。實驗結(jié)果表明,硬件電路穩(wěn)定可靠、功能完善,軟件程序結(jié)構(gòu)合理、執(zhí)行速度塊,為系統(tǒng)的進一步完善和優(yōu)化奠定了基礎。
【圖文】：

就可以得到實際的直流側(cè)電壓值，這就是直流側(cè)電壓的擬合。調(diào)節(jié)直流側(cè)的實際電壓值，并讀取程序中對應的采樣值，就可以得到如圖5-8所示的懫樣值與實際值的線性關系。從圖中可以看到，各點都分布在擬合的直線上，效果比較理想。在程序中，將直流側(cè)電壓采樣值通過擬合公式進行計算，就可以得到實際的直60

Fig.5-8 Relation curve of between DC voltage sampling value and actual value2、負載電流的AD采樣程序負載電流是交流電流，交流電也可以用擬合的方式來確定采樣值和實際值的只不過交流側(cè)的電流瞬時值是變化的，，所以采樣的時候要采集實際電流的最讀取CCS中對應的最大值，通過最大值之間的對應關系來擬合各個瞬時值的采樣值的曲線。a相負載電流的擬合曲線如圖5-9所示。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM761.12

【參考文獻】

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本文編號：2574050