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基于DSP的有源电力滤波器控制的研究与设计

作　者: 王雅静
导　师: 赵影
学　校: 天津理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电能质量 谐波 有源电力滤波器 实时控制 仿真
分类号: TN713.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


在现代生活中,国民经济的日益发展和人民生活水平的不断提高,导致电力电子产品在生活中普遍应用,随之而来的问题无疑是广大用户对电能质量的要求越来越高。用户对电能质量的要求主要体现为电压质量和谐波问题。各种电力电子装置在工业上的广泛应用向供电系统中引进了大量的非线性负载,这也导致了电网中存在大量的高次谐波和无功功率,严重干扰到供电系统、负载及其邻近的电气设备的正常使用。有源电力滤波器APF作为有效治理电力系统谐波问题、改善电能质量的重要手段之一,有着卓越的滤波、补偿特性。随着数字信号处理技术的发展,以数字化技术来控制有源电力滤波器已经成为电力电子技术中新的研究热点。在高科技的未来社会,有源电力滤波器对于电能质量的调整和控制必将作为最重要的先进手段之一,而其中的并联型有源电力滤波器更将是占据最主流的地位。本文以最基础、最实用的并且最有利于产业化的并联型三相有源电力滤波器作为研究对象,进行了一系列较为系统和深入地理论研究与分析,为其实用化奠定了一定的基础。首先本文系统地介绍了并联型有源电力滤波器的系统构成,分析了包括主电路、AD转换电路、采集电路等在内的有源电力滤波器的硬件电路部分,设计了主要的DSP软件流程图,并对系统中主电路的部分参数进行了估算。其次,详细地对有源电力滤波器的谐波电流检测方法、电流跟踪控制策略等基础理论进行透彻分析,并介绍了各种方法的优缺点及适用范围。最后在Matlab/Simulik中,建立了三相系统的并联有源电力滤波器的仿真模型。通过反复试验确定了直流侧电容电感参数,并分析其对有源电力滤波器滤除高次谐波的影响。在仿真实验中,验证了谐波电流的实时检测方法和电流跟踪控制策略的正确性,同时仿真结果也表明,系统参数的选择对有源电力滤波器补偿效果的影响。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 课题来源  9-11
    1.1.1 谐波的产生及其危害  9-10
    1.1.2 谐波的治理方法  10-11
  1.2 有源电力滤波器  11-13
    1.2.1 有源电力滤波器的类型  11-12
    1.2.2 有源电力滤波器的特点  12
    1.2.3 有源电力滤波器的发展  12-13
  1.3 本文的主要研究工作  13-14
第二章 有源电力滤波器的理论基础分析  14-28
  2.1 有源电力滤波器的工作原理  14-15
  2.2 并联型有源电力滤波器的数学模型  15-17
  2.3 谐波与无功电流的检测  17-23
    2.3.1 瞬时无功功率理论  18-20
    2.3.2 基于瞬时无功功率理论的谐波电流实时检测  20-23
  2.4 电流跟踪控制策略  23-26
    2.4.1 数字无差拍控制  24
    2.4.2 三角波比较控制  24-25
    2.4.3 滞环比较跟踪控制  25-26
  2.5 本章小结  26-28
第三章 有源电力滤波器的硬件电路结构  28-40
  3.1 有源电力滤波器系统的总体构成  28-29
  3.2 主电路  29-33
    3.2.1 主电路的容量  29-30
    3.2.2 开关器件的选择  30-31
    3.2.3 直流侧的电压和电容  31-32
    3.2.4 接入电感的计算  32-33
  3.3 数字信号处理器DSP  33-35
    3.3.1 DSP 功能介绍  33-34
    3.3.2 有源电力滤波器控制系统中的DSP  34-35
    3.3.3 DSP 软件程序流程  35
  3.4 AD 转换电路  35-37
  3.5 采样电路  37-39
  3.6 本章小结  39-40
第四章 有源电力滤波器的仿真分析  40-50
  4.1 仿真环境介绍  40
  4.2 仿真模型的搭建  40-44
    4.2.1 谐波电流检测  41-43
    4.2.2 产生PWM 控制信号的模块  43-44
    4.2.3 有源电力滤波器的主电路模块  44
  4.3 仿真结果与分析  44-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章 总结与展望  50-51
参考文献  51-54
发表论文和科研情况说明  54-55
致谢  55-56

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 滤波技术、滤波器 > 有源滤波器
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