基于空间矢量变换的TCR控制装置的仿真与设计.pdf

を气テ)(2015.No.4)
文章编号:1004-289X(2015)04-0081-04
基于空间矢量变换的TCR控制装置的仿真与设计
李铭,胡桂明,王威,杨丽
(广西大学电气エ程学院,广西南宁530004)
摘要:对负栽侧进行无功补偿是政善电能质量问题的有效手段。TCR+FC型SVC凭借其稳定的性能,相对低
廉的造价成为用户的首选。通过 MATLAB中的 SIMULINK对基于空间失量变换的补偿算法进行仿真,在此基础
上,设计一种以DSP芯片和CPLD芯片为核心的TCR控制装置,以解决现有SVC存在的响应速度较慢、晶管触
发脉冲抗干扰性弱等问题。
关键词:晶闸管控制电抗器;静止无功补偿;复杂可编程逻辑器件;矢量变换
中图分类号:TM71
文献标识码:B
Simulation and Design of TCR Controller Based on Space Vector Transformation
LI Ming, HU Gui-ming, WANG Wei, YANG Li
(College of Electrical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China
Abstract: Dynamic var compensation at load end can improve the power quality problems effectively. With the advan-
tage of stable performance and low cost, (TCR +FC)SVC become the users preferred Simulating compensation algo-
rithm based on space vector transformation through the MATLAB in SIMULINK, on the basis of this, design an DSP chip
TM320F28335 and CPLD chip as the re of the TCR control device, in order to solve the problem that existing SVC re
sponse speed slower, and thyristor trigger pulse anti-interference is weak
Key words thyristor controlled reactor; static var compensator; vector transform; complex programmable logic device
引言
2基于空间矢量変换的补偿算法
随着我国工业和科技的飞速发展,诸如电气化铁2.1与对称分量法
路、轧钢机、电弧炉等具有非线性、不平衡性等特性的
斯坦门茨(C.P. Steinmetz)平衡化原理主要用于
冲击性负荷,在电网中的比例逐年升高。在负载侧进对三相不对称负荷进行补偿,并且可以实现分相补偿。
行无功补偿以成为改善电能质量问题的有效手段。通过向负荷加载补偿电感或电容实现三相平衡。图1
TCR( Thyristor Controlled Reactor,晶闻管控制电抗器)为平衡化原理图。
型SVc( Static Var Compensator,静止无功补偿装置)具
有结构简单、技术成熟、实用便利等优点,所以目前乃
至今后一定时间它仍将是用户进行无功补偿时的首
B=-B
选
G
针对TCR的补偿算法现在有很多,例如特定时刻
采样法、平均功率法等,但都有各自的局限性和缺点。
本文采用基于空间矢量变化的补偿算法,以DSP芯片
和 CPLD芯片为核心,设计一种TCR控制装置,用以
(b)
解决现有算法和装置存在的响应速度较慢、晶闻管触
图1平衡化原理图
发脉冲抗干扰性弱等问题。
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《电气骨〉(2015.No,4)
通过推导可以得出理想补偿器补偿电纳为
再将ABC三相静止坐标系向da两相旋转坐标系
进行变换,其变换矩阵为C32r。
BL+(G-G)/3
cosa,cs(G,-120°)cs(a.+120°)
sine, -sin(
n(O,+10°)
式中上标r表示为理想补偿器,表示为负载。例
4
如B、B、e分别表示为A、B间的补偿电纳、负载的
变换后得到式(5),
电纳、负载的电导。
3[1cos6 +C
对称分量法用于不对称电路的研究,它将电量分
(5)
I sinen+D
解为对称的零序、正序、负序电量。当满足充要条件
负序电流补偿为零、正序电流分量虚部补偿为0时。
其中C、D为交流量,包含负荷电流中负序分量及
可以保证负荷平衡化补偿的实现。得到的平衡化补偿
谐波成分转换成的不同频率的分量,而1cosB1、l1
sin1对应由负荷电流中正序分量转换成的直流量。
公式们为:
对a、。进行LP得到直流成分为:
R
3U
BS=-(Im/]-2IM I)/3U
s1n611
B:=-(Im/m+/3 Rel,+Im/)/30
因为A相电压初相为零,所以正序分量山的实部
由式(2)可知,对补偿器的电纳的求解可以等效和虚部分别为 cost、- 1 Sine,
于对负荷电流正序分量的虚部Ima、负序分量的实部
Rmi! =1,, cos
Re2、负序分量的虚部Im的求解。
Imih, =1, sine
2.2基于的补偿算法
将式(6)代人式(7)可得
空间矢量变换最早用于简化交流电动机的模型,
Rm
用旋转的空间矢量代替时间上变化的瞬时电量。将矢
8)
量变换应用到负荷平衡化补偿控制中,可以快速准确
的计算出补偿电纳值。利用用矢量变换的方法来求取
同理,变换相序后可以得到负序分量的实部和
Rela、Im方法如下
针对包含正序,负序分量及各次谐波的负荷线电虚部为
流,假设其瞬时值为:
Rmll.
2.=∑ Inl cos((nor+Ba)+
cos(not +0)
将式(8)、(9)代入式(2)就得到含有ia、iqi
的补偿电纳公式
∑
cos(mor-120°+6a)+
B=-√6(。-3a'+。)/9U
B=-v6(。-2a)/9U
∑nos(nor+120°+a)
Ea=-v6(+3。+a)/9U
acos(mot+120°+6a)+
3 MATLAB仿真模型
利用 MATTLAB中内嵌的 SIMULINK,进行补偿
ncos(not-120°+Oa
算法及SVC控制裝置的建模仿真,其工作原理如下:
式(4)中m为谐波谐波次数,对负荷三相电流进首先由电源侧电流和电压计算出补偿电纳,然后通过
行向变换得,a、分别为正、负序严次谐波的幅值,查表模块将补偿电纳换算为触发角。最后将触发角变
Bn1、。分别为n次谐波初相。
成与电网同步的触发脉冲用以触发TCR。模型主要