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《西安石油大学》 2016年
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电动钻机独立电网有源电力滤波器的研制

孙金龙  
【摘要】:电动钻机电网系统中含有大量非线性负载,这些非线性负载在正常工作时会产生大量谐波,使得井场电网系统电能质量下降,严重影响了电网用电设备的正常运行。针对井场钻机电网负载和谐波特性,提出使用有源电力滤波器来治理井场钻机电网谐波和无功的方案。首先结合井场钻机电网谐波和负载的特性,选用并联电压型有源电力滤波器来解决井场钻机电网的谐波和无功问题。其次介绍了各种谐波和无功指令电流的检测方法,同时也分析了各种方法的优缺点。重点介绍研究了基于三相瞬时无功功率理论基础的谐波检测方法。对于指令电流的跟踪控制方法,本文对目前常用的方法进行了分析对比,最后选择了电压空间矢量法作为本文的电流跟踪控制方法。在确定谐波检测方法和补偿电流生成方法后,对整个系统进行了硬件和软件的设计。选用TMS320F2812 DSP作为主控芯片,设计了电压电流采样电路、控制电路和主电路。并且使用MATLAB/SIMULINK对系统进行了建模仿真实验。结果表明有源电力滤波器能够有效抑制电动钻机电网谐波,效果良好。
【关键词】:电动钻机电网 动态无功补偿 谐波抑制 有源电力滤波器 DSP
【学位授予单位】:西安石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TE922;TM761
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-7
  • 第一章 绪论7-13
  • 1.1 课题的目的和意义7
  • 1.2 谐波的危害及抑制7-10
  • 1.2.1 谐波的产生及危害7-9
  • 1.2.2 谐波的抑制9-10
  • 1.3 电动钻机电控系统谐波分析10
  • 1.4 滤波器的发展现状和前景10-11
  • 1.5 本文主要内容11-13
  • 第二章 有源电力滤波器的工作原理和分类13-17
  • 2.1 有源电力滤波器的工作原理13-14
  • 2.2 有源电力滤波器的分类14-16
  • 2.3 本章小结16-17
  • 第三章 有源电力滤波器关键技术的研究17-33
  • 3.1 谐波检测方法的研究现状17
  • 3.2 基于瞬时无功功率理论的检测方法17-24
  • 3.2.1 三相瞬时无功功率理论17-19
  • 3.2.2 p-q检测方法19-20
  • 3.2.3 i_p-i_q检测方法20-21
  • 3.2.4 误差分析21-22
  • 3.2.5 基于对称分量法的i_p-i_q检测法22-23
  • 3.2.6 仿真分析23-24
  • 3.3 有源电力滤波器的控制策略24-31
  • 3.3.1 三角载波法25
  • 3.3.2 滞环比较法25-26
  • 3.3.3 无差拍控制方法26
  • 3.3.4 空间电压矢量控制法26-31
  • 3.4 直流侧电压控制31-32
  • 3.5 本章小结32-33
  • 第四章 电动钻机电网有源电力滤波器软硬件设计33-49
  • 4.1 有源电力滤波器主电路设计33-36
  • 4.1.1 主电路容量计算34
  • 4.1.2 直流侧电压34
  • 4.1.3 电容容量C的计算34-35
  • 4.1.4 进线电感L的计算35-36
  • 4.1.5 开关器件的选择36
  • 4.2 有源电力滤波器控制电路设计36-43
  • 4.2.1 DSP选型36-38
  • 4.2.2 电源电路设计38-39
  • 4.2.3 复位电路及JTAG下载口电路设计39-40
  • 4.2.4 电压电流变送电路40
  • 4.2.5 信号调理电路40-41
  • 4.2.6 电网频率锁相倍频电路41-42
  • 4.2.7 驱动电路设计42-43
  • 4.3 控制系统软件设计43-47
  • 4.3.1 控制系统开发环境44
  • 4.3.2 主程序设计44-45
  • 4.3.3 中断子程序的设计45-47
  • 4.4 本章小结47-49
  • 第五章 系统仿真实验49-55
  • 5.1 直流侧电压控制49-50
  • 5.2 指令电流仿真模块和SVPWM算法仿真50-52
  • 5.2.1 指令电流仿真模块50
  • 5.2.2 SVPWM仿真模块50-52
  • 5.3 仿真结果分析52-53
  • 5.4 本章小结53-55
  • 第六章 结论与展望55-57
  • 6.1 结论55
  • 6.2 展望55-57
  • 致谢57-58
  • 参考文献58-60
  • 附录60-61
  • 攻读硕士学位期间发表论文61-62

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