【《静止无功发生器控制系统仿真研究》1800字】

静止无功发生器控制系统仿真研究目录TOC\o"1-3"\h\u2953静止无功发生器控制系统仿真研究 1243421.1MATLAB/Simulink仿真技术概述 1174881.2SVG仿真验证 1165631.3仿真结果 41.1MATLAB/Simulink仿真技术概述由美国MathWorks公司开发出来的Matlab数学软件又被看做是矩阵实验室。主要有Matlab和Simulink两大功能，在数值计算和数值分析，以及数据可视化和数据开发以上多个领域都具有很好的适用性。相比较以往的C和FORTRAN非交互式编程语言的编辑模式，Matlab处于领先水平。它也在一个易于使用的窗口环境中集成了仿真和非线性动态系统建模、科学数据可视化，以及矩阵计算和数值分析等多个功能，在工程设计以及科学研究上提供了一套行之有效的软件技术。其中，Simulink是Matlab中最重要的组件之一，具有较好的灵活性和较高效率，以及贴近现实、仿真精细和过程清晰、适应性广等。由于具有以上在众多的优点，所以其广泛的应用到数字信号处理和控制理论设计，以及复杂的仿真中。其提供了一个综合分析以及仿真和建模的综合性平台。在该平台下，复杂的系统能够借助直观简单的鼠标操作实现，避免了对大量程序的编写工作。Simulink可以用连续、离散或两个采样时间的组合建模，它也支持多速率系统，其中系统的不同部分有不同的采样率。本文的前几章从原理上对SVG系统中无功电流的检测、直流侧电容电压不平衡问题和PWM调制问题进行了详细的分析阐述，提出了一种改进的单极倍频CPS-PWM策略来调制PWM。为了验证上述算法的正确性和可行性，本章建立了一个SVG的Simulink仿真模型。通过比较分流直流侧电容电压受到分流电阻的影响，对直流侧电容电压可以由驱动脉冲交换策略提高进行了验证。1.2SVG仿真验证为验证本文的控制策略，本实验利用Matlab搭建了6kV链式SVG仿真模型。装置采用星形连接，每相中的8个功率单元级联。分别设定装置与电网之间的连接电抗感值和电容电压参考值、功率单元直流侧电容为23mH和380V、750μF。为进一步对本研究所提控制策略进行验证，可使SVG装置具备综合补偿能力，设计负载参数如下：有功电流75A，无功电流50A，谐波电流10A，不平衡电流5A。仿真时间为1s。仿真结果如图1.1所示。装置正常运行后，系统电流畸变率大大降低，以A相为例，装置投入前，系统电流畸变率为10.7%左右，投入后降为1.43%(见图1.2)；系统提供的有功电流及无功电流从不平衡变为平衡，且无功电流降到0左右(见图1.3)；系统功率因数则从0.9以下升高到1(见图1.4)。图1.1装置三相输出电流波形图1.2系统三相电流波形图1.3系统有功及无功电流分量图1.4功率因数通过仿真实验验证了本研究所采用的直流侧电容电压均衡控制策略。下图1.5给除了实际输出电压PWM波形与某段时间A相PWM调制波形详细对照图。图1.5PWM调制波及输出电压1.6为同一时段内按照本文的均压策略所得到的A相各个功率单元的调制波形，从上至下依次为1~8单元。图1.7为采用本文所述均压策略得到的A相各通过分析1.7，正常波动，证实本研究所选择的均压策略具有较好的策略。图1.7A相各功率单元直流侧电容电压1.3仿真结果考虑到在中高压环境下难以直接搭建负荷，本实验特别选用了2台容量为3MVAR的6kv链式SVG装置样机进行验证。在6kv电网的共同连接点上分别连接两个SVG，一个SVG作为负载机，另一个作为补偿机。仿真实验中，实际电网中的负载可以由负载机发出各种电流来模拟。主要有谐波电流(包括多个特征次谐波分量和基面无功电流（可容性也可感性）两个分量。负载电流由补偿器负责检测，然后根据上述补偿算法对负载电流进行闭环补偿。通过示波器观察两个SVG器件的电流波形，波形见图1.8。图1.82台装置输出电流波形此时，负载机的输出电流除了基波外，还包含31倍以内的特征谐波。为了便于比较，当补偿机显示电流时，信号被反转。当两个器件的电流得到正常补偿时，两个器件的电流大小应基本相同，但方向应相反。由图1.8可以看出，两种器件的输出电流波形在稳态时基本重合，说明补偿器对负载机输出的电流进行了很好的补偿。利用MATLAB对示波器导出的两个器件的稳态输出电流数据进行分析，得到如图1.9所示的频谱分布图。可以看出，负载机的输出电流中不仅包含一定数量的基波，还包含5、7、11、13等高次谐波。补偿机输出电流谱与负载机输出电流谱基本一致，说明本文提出的指令电流检测方法准确有效。图1.92台装置输出电流频谱进一步验证装置的动态性能，负载机在发出电流时，每隔一段时间，基波电流会在25A和50A之间阶跃变化一次，由图1.9可以看出，在负载机基波电流发生突变后，经过一个工频周期左