大功率電能質(zhì)量信號發(fā)生裝置研究.pdf

1、本文基于現(xiàn)代電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)研制的新型大功率電能質(zhì)量信號發(fā)生裝置，不僅能夠產(chǎn)生各種電能質(zhì)量信號，而且能克服已有設(shè)備的缺點(diǎn)，可廣泛用于科研、工業(yè)現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)、教學(xué)等場合。首先，以試驗(yàn)樣機(jī)的實(shí)現(xiàn)為核心，采用理論分析和數(shù)字仿真結(jié)合實(shí)驗(yàn)的方法，對所需要解決的理論和實(shí)踐問題進(jìn)行了討論。確定了單相交-直-交變換器為主電路結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上研究了整流和逆變控制策略，整流采用電流滯環(huán)控制，以滿足控制速度、精度和高功率因數(shù)的要求，逆變控制分別研

2、究了正弦脈寬調(diào)制(SPWM)和電壓滯環(huán)控制兩種策略，并分析比較了二者的特點(diǎn)。其次，為提高試驗(yàn)樣機(jī)的性能、指導(dǎo)電路設(shè)計(jì)，對單相交-直和交-直-交電路的直流側(cè)電壓進(jìn)行了研究，提出使用瞬時功率平衡理論來建立直流電壓數(shù)學(xué)模型，并對交流側(cè)與直流側(cè)之間功率流動和交換進(jìn)行分析，指出有功和無功功率的流通路徑、直流側(cè)功率與交流側(cè)功率之間的關(guān)系及流動機(jī)理。在直流電壓數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，給出改進(jìn)的整流、逆變控制策略，用于指導(dǎo)直流電容參數(shù)設(shè)計(jì)。根據(jù)功率在各側(cè)之間

3、的流動規(guī)律，研究了通過控制功率流動來抑制電壓脈動的方法，其結(jié)論與通過直流電壓數(shù)學(xué)模型得到的結(jié)論相一致，并通過仿真驗(yàn)證所得結(jié)論的正確性。隨后，在理論研究的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了控制電路、濾波器、直流電容參數(shù)，以TMS320F2407DSP芯片作為控制核心，大容量智能化功率模塊(IPM)為功率器件，完成軟件編寫、控制和功率電路制作、硬件安裝、調(diào)試等工作，實(shí)現(xiàn)了一臺單相試驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所采用的控制策略、分析結(jié)論、電

4、路設(shè)計(jì)的正確性和有效性，所研制的試驗(yàn)樣機(jī)可以產(chǎn)生諧波、電壓跌落、驟升、閃變、凹陷等電能質(zhì)量信號并用于對電氣設(shè)備電能質(zhì)量敏感度的測試，達(dá)到了預(yù)期效果。最后，提出了由智能化電能質(zhì)量信號發(fā)生裝置與被測設(shè)備組成電能質(zhì)量敏感度測試系統(tǒng)的概念，在該系統(tǒng)中，通過電能質(zhì)量信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的電能質(zhì)量信號測試電氣設(shè)備，并引入反映被測電氣設(shè)備工作狀況的模擬或數(shù)字反饋信號，對被測試設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷，獲得被測設(shè)備的安全正常工作電壓數(shù)據(jù)。以試驗(yàn)樣機(jī)和交流接觸