电压暂变补偿装置项目申报表-李彦斌要点.doc

大学生创新创业训练计划 项目申报表 推 荐 学 校 项 目 名 称 电压暂变补偿器 项 目 类 型 创新训练项目 项 目 负 责 人 申 报 日 期 陕西省教育厅 制 二○一四年五月 项目名称 项目类型 （）创新项目 （）创业训练项目 （）创业实践项目 项目实施时间 起始时间： 年 月 完成时间： 年 月 申请人或申请团队 姓名 年级 学校 所在院系 /专业 联系电话 E-mail 张松 11级 西安工程大学 电子信息学院/电气434744628@ 成 员 电子信息学院/电气1341948639@ 高文龙 12级 西安工程大学 电子信息学院/电气756339237@ 刘晓龙 12级 西安工程大学 电子信息学院/电气993056210@ 指导教师 姓名 研究 方向 年龄 行政职务/专业技术职务 主 要 成 果 一、项目实施的目的、意义 二、项目研究内容和拟解决的关键问题 与相比，无变压器和储能，这使的体积大减小，直流母线电容在线充电，补偿时间不受限制。母线电由电压充电，当电压暂时，能补偿电网电压暂到额定值的%，或一至两相暂低到零，而其它相保持额定。 图1 无变压器无储能电容串联型电压暂变补偿器结构图 （2）能量优化控制策略是在发生电压幅度暂变时，通过控制补偿电路输出特定的电压，保证负载电压幅值额定。同时，在实现负载电压额定的同时，保证补偿电路输出的能量最优。能量优化控制策略是一种新型控制策略，它不需要或只需要很小的有功就能补偿电压暂变，从而减少补偿电路储能设备的容量和系统成本，减少直流环节输出能量的压力，是一种具有潜力的控制方法。 如图2所示，为电网剩余电压，为补偿装置注入电压，为负载电压，为负载电压。如图(a)所示，当剩余网侧电压较大时，在负载电压一定时，通过旋转暂低电源电压，使得串联型补偿电路的输出电压正好垂直于负载电流。零有功功率注入模式保证了系统储能单元零有功输出，有效控制了储能电容电压，缓解了直流电容的储能压力。从而使得补偿装置注入电压与参考负载电流正交，实现纯无功功率补偿，其临界模式如图(b)所示。当剩余电网电压较小时，如图(c)所示使得剩余电网电压与参考负载电流同相位，实现最小有功功率补偿。 (a) (b) (c) 图2能量优化控制策略向量图 三、项目研究与实施的基础条件 的F103VBT6 微处理器在和控制应用高效地处理采样数据和的计算 图3 逆变器驱动程序流程图 四、项目实施方案①是实验系统的驱动板，包括6路驱动放大电路；②为实验系统的控制板；③为实验系统的外加过流保护模块；④为实验系统的供电电源；⑤为三相整流桥；⑥为实验系统的逆变电路；⑦为实验系统的滤波电路和电压反馈电路；⑧为空气开关和断路器；⑨为阻尼吸收电路；⑩为进线端子和出线端子。主控板②主要实现电压电流检测，相应检测模块如图5所示。ARM芯片根据ADC采样结果进行闭环控制，输出0/5V的PWM波，经过驱动放大电路①转变为-10V/15V的PWM信号，用于控制IGBT开关管的导通与关断。逆变电路⑥包含5个IGBT半桥模块，其中2块作为反向串联的旁路开关使用，3块作为实验逆变桥使用。为了对比本拓扑与DVR，DySC的区别，搭建了这样一个看似“杂乱无章”的实验平台。目前在做自充电串联型电压暂变补偿装置实验时，由于电压暂变是通过外部变压器模拟产生的，所以只用到3个IGBT半桥模块，其中一个用作本文新拓扑主电路中的半桥，两个用作模拟旁路开关。 图5中，①是DC-DC隔离电源模块，作为驱动电路输出端电压给定和电压检测、过流保护模块的强弱电隔离使用；②是电流检测模块；③是电压检测模块。 图4自充电串联型电压暂变补偿装置实验平台 图5 检测模块和DC-DC电源隔离模块 2、系统仿真 物理模型仿真平台如图6所示，三相电压峰值都为120V，指令电压为200V，指令电压超前A相电压26°，开关管死区时间，采用PID调节器。 图6 物理模型仿真平台 仿真波形如图7所示，其中红色为电网波形，青色为指令电压波形，蓝色为负载电压波形。从该图中可以明显看到仿真的补偿效果很高。 图7 物理模型仿真波形 3、软件设计 根据自充电串联型电压暂变补偿装置的工作原理，ARM程序应包含两种工作模式，即正常工作模式和待机模式。其中，当检测到电网电压正常时，系统工作在待机模式，该模式下软件程序要实现的功能是：启动时，关闭旁路开关和逆变器开关管，电网电压