【摘要】：當今社會,電力系統的發(fā)展狀況和電能的應用程度已經成為衡量一個國家發(fā)展水平的重要指標。隨著國民經濟和科學技術的快速發(fā)展,電網中的高精度電氣設備日益增多,各行各業(yè)對電能的質量要求越來越高。電網中的無功功率會造成電壓下降、電流增大、線路損耗增大等損害,同時也對其他負載的工作狀況造成影響。所以對電網中的無功功率進行補償具有重要意義。本文首先分析總結了閘管投切電容器(TSC)、晶閘管控制電抗器(TCR)以及靜止同步發(fā)生器(STATCOM)等無功功率補償裝置的特點,選擇了H橋級聯STATCOM裝置作為研究對象,并根據無功功率補償的要求,設計了滿足實時性、可靠性以及準確性要求的軟件系統。STATCOM裝置的軟件系統包含數據采集單元、數據通信單元以及上位機人機交互單元三個部分。其中,數據采集單元的功能包括控制采樣芯片實現對電網側信息的采集,并將采集到的數據進行分析計算,獲取到電網中實時的無功電流。數據通信單元主要包括控制單元對設備整體的控制,以及數據在不同單元中的交換,本文中硬件采用平臺化的設計方式,分為母板和子板進行功能開發(fā)設計,數據通信單元是各模塊之間數據傳輸的紐帶;經過數據通信單元由DSP芯片將電網中的無功數據發(fā)送到FPGA芯片中;通過FPGA芯片采用載波移相調制方式產生IGBT的觸發(fā)信號,控制其輸出以達到補償的效果;在ARM中進行嵌入式系統的移植,通過Linux平臺下的應用開發(fā)實現對STATCOM裝置的整體控制。同時開發(fā)了上位機人機交互單元,通過ModBus TCP協議實現STATCOM裝置與上位機的通訊,并經過通信單元獲取DSP與FPGA中的狀態(tài)數據實現各模塊中信息的顯示,以便于查看電網以及STATCOM的運行情況,為STATCOM裝置安全可靠地運行提供了技術保障。最后,本文搭建試驗平臺驗證STATCOM裝置的功能,對軟件的動作可靠性、監(jiān)控數據實時性以及正確性進行了測試。經實驗證明,本文設計的軟件系統運行可靠,能夠實現對無功功率的補償,同時上位機內容顯示正確,實現了對STATCOM裝置實時狀態(tài)的有效監(jiān)控。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP311.52;TM761.12
【圖文】：

I(a) 容性工況，電流超前，吸收容性無功 (b) 感性工況，電流滯后，吸收感性無功圖2.11 理想狀態(tài)下 STATCOM 裝置工作情況將 STATCOM 裝置應用到工程中，則不能忽略連接電抗器和設備本身的損耗（如管壓降、電阻損耗等），若將總損耗等效為單個器件電阻損耗，則 STATCOM 的電流超前和滯后狀態(tài)相量圖可表達為圖 2.12。ISUCU LUSUCU ILU(a)容性工況，電流超前，吸收容性無功 (b)感性工況，電流滯后，吸收感性無功圖2.12 工程應用中 STATCOM 裝置工作情況綜合等效電路圖和向量圖可知，STATCOM 輸出電流表達式：S CU UIjX (2-4)STATCOM 輸出的單相視在功率為：S CSU US Uj L (2-5)STATCOM 裝置的功能為對電網中的無功進行補償，從理論上來講，不會與電網之間產生有功功率的回饋。但是 STATCOM 裝置中的因含有可控硅、電容、電抗等器件，所以會存在等效電阻。因而，該裝置在運行的過程中會從電網側吸收少量的有功電流

U(a)容性工況，電流超前，吸收容性無功 (b)感性工況，電流滯后，吸收感性無功圖2.12 工程應用中 STATCOM 裝置工作情況綜合等效電路圖和向量圖可知，STATCOM 輸出電流表達式：S CU UIjX (2-4)STATCOM 輸出的單相視在功率為：S CSU US Uj L (2-5)STATCOM 裝置的功能為對電網中的無功進行補償，從理論上來講，不會與電網之間產生有功功率的回饋。但是 STATCOM 裝置中的因含有可控硅、電容、電抗等器件，所以會存在等效電阻。因而，該裝置在運行的過程中會從電網側吸收少量的有功電流，以達到維持直流側電壓平衡的目的。但是這部分有功與無功相比，比例非常小，故在理論分析中一般選擇忽略不計，可認為 STATCOM 輸出電壓CU 與電網電壓SU

【參考文獻】

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本文編號：2713060