基于DSP的静止同步补偿器脉冲发生器及控制器的设计
出处:栗 春 高 辉 石建民 姜齐荣 发布于:2007-09-26 17:16:44
摘 要 介绍了基于数字信号处理器(DSP)的静止同步补偿器 (STATCOM)高脉冲发生器及其控制器的设计及动模实验测试结果。电压源逆变的多重化合成是STATCOM的概念,而驱动脉冲的产生又是其中的关键技术,采用数字信号处理器TMS320C31设计了高、相位抖动小、稳定性好的STATCOM脉冲发生器和控制器,在±10 kvar STATCOM动模装置上的运行表明该方案可以满足工程要求。
关键词 静止同步补偿器 脉冲发生器 数字信号处理器
0 引言 式中 US为STATCOM接入系统点的电压;R为STATCOM的等效电阻;δ为逆变器输出电压基波与系统电压的相位差。 图1 单相逆变桥示意图 |
L左臂;R右臂;θ单相桥输出合成阶梯波的脉宽
图3 STATCOM装置主电路图
图4 变压器曲折连接示意图
图5 脉冲间的相位关系(L或R桥臂)
|
图6 脉冲发生器框图 1.4 脉冲测量结果及分析 |
图7 L路脉冲测量结果 表1 L路脉冲测试结果 |
重 | 相 | 占空比/(%) | 三相相差/(°) | 与0°桥相差/(°) |
0° | A | 49.988 | 120.0271) | |
B | 49.986 | 120.0362) | ||
C | 50.005 | 120.0323) | ||
15° | A | 49.996 | 120.0401) | 15.000 |
B | 49.991 | 119.9782) | 15.035 | |
C | 49.998 | 120.0113) | 15.001 | |
30° | A | 49.990 | 120.0361) | 30.009 |
B | 49.997 | 120.0362) | 30.000 | |
C | 50.014 | 120.0363) | 30.009 | |
45° | A | 49.998 | 119.9731) | 44.999 |
B | 49.994 | 120.0312) | 45.034 | |
C | 50.000 | 120.0033) | 44.998 | |
注:1) 表示A相与B相的相位差; 2) 表示B相与C相的相位差; 3) 表示C相与A相的相位差。 |
表2 R路脉冲测试结果 |
重 | 相 | 占空比/(%) | 三相相差/(°) | 与0°桥相差/(°) |
0° | A | 50.005 | 120.0041) | |
B | 49.994 | 120.0052) | ||
C | 49.995 | 120.0153) | ||
15° | A | 50.010 | 120.0251) | 15.004 |
B | 49.991 | 120.0202) | 15.003 | |
C | 49.990 | 119.9603) | 14.998 | |
30° | A | 50.007 | 120.0071) | 30.005 |
B | 49.993 | 120.0482) | 30.003 | |
C | 49.995 | 119.9863) | 30.042 | |
45° | A | 50.010 | 120.0091) | 45.006 |
B | 49.993 | 120.0522) | 45.004 | |
C | 49.989 | 119.9893) | 45.044 | |
注:1) 表示A相与B相的相位差; 2) 表示B相与C相的相位差; 3) 表示C相与A相的相位差。 |
表3 对给定δ的测试结果 |
给定/(°) | 相位差/(°) | 给定/(°) | 相位差/(°) |
0.1 | 0.087 | -0.1 | -0.121 |
0.2 | 0.184 | -0.2 | -0.199 |
0.3 | 0.275 | -0.3 | -0.323 |
0.4 | 0.379 | -0.4 | -0.417 |
0.5 | 0.483 | -0.5 | -0.499 |
0.6 | 0.608 | -0.6 | -0.604 |
0.7 | 0.699 | -0.7 | -0.704 |
0.8 | 0.788 | -0.8 | -0.804 |
0.9 | 0.906 | -0.9 | -0.904 |
1.0 | 0.982 | -1.0 | -1.009 |
图8给出STATCOM装置并网前输出的阶梯波形及其频谱,其中频谱以各频率成分与基波幅值相对的分贝数表示。可见输出阶梯波主要含23次、25次谐波,它们的幅值分别为基波的4.15%和3.57%。该结果可证明脉冲发生器产生的波形相位准确,可使STATCOM输出波形的谐波含量达到设计要求。 |
(a)STATCOM输出电压波形 (b)频谱 2 基于DSP的STATCOM控制器设计 |
图9 STATCOM控制系统框图 该控制器在清华大学±10 kvar STATCOM动模装置上作了试运行。图10给出的从0至5 kvar的无功阶跃曲线可以很好地说明该控制器的有效性,其中的无功采用瞬时无功算法获得[5],控制律采用PI,其控制参数可以在线调节。从图中可以看出,STATCOM具有非常快的无功响应速度,证明该控制器响应正确,可以满足STATCOM的控制需要。 ——无功;-----电流 3 结语 |
参考文献:
[1]. TMS320C31 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/TMS320C31_1036758.html.
[2]. ABC datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/ABC_2278633.html.
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