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无功补偿和谐波抑制的综合研究

作　者: 张杨
导　师: 贾贵玺
学　校: 天津大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 无功和谐波有源电力滤波器空间矢量控制数字信号处理器
分类号: TM714.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

无功补偿和谐波抑制是相对独立的两个问题,但物理本质上的一致性为两者的综合研究提供了可能。有源电力滤波器具备多种补偿功能,能同时实现无功和谐波的治理。本文正是在其基础上对无功补偿和谐波抑制综合治理进行了研究。本文首先介绍了无功与谐波的相关研究背景、有源电力滤波器的发展及拓扑结构,选择了三相三线制并联型结构为研究对象,构建了数学模型并对其工作原理作了阐述。准确的无功和谐波电流检测是实现有源滤波功能的前提,本文介绍了相关的电流检测方法,对基于无功功率理论和同步坐标变换理论的检测法进行了详细的推导并利用数学变换得到一种新的检测方法。本文也介绍了补偿电流控制的几种方法,而且详细阐述了空间矢量控制法,将该法分为几个步骤实现,对部分控制方法做了改进,使控制过程更加清晰和明确。数字化控制是未来有源滤波技术发展的趋势之一,因而本文以MC56F8346为核心设计了系统的硬件电路,主要包括对主电路和控制电路的器件的选择、相关控制电路的设计,并对各部分电路所要实现的功能做了说明。与此同时,本文还描述了系统各部分软件实现的流程。最后,在MATLAB/Simulink环境下,本文对有源滤波器各部分搭建了仿真模型。对负载电流检测模块和补偿电流控制模块实施仿真,且仿真结果表明搭建的模型符合系统补偿无功和抑制谐波的要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 引言  7
  1.2 无功功率及其补偿  7-9
  1.3 谐波及其抑制  9-10
  1.4 无功补偿和谐波抑制的综合研究  10-11
  1.5 本文所做的工作  11-12
第二章有源电力滤波器的发展与基本原理  12-21
  2.1 有源滤波技术的发展及其特点  12-13
  2.2 有源电力滤波器的类型  13-16
  2.3 并联型有源电力滤波器原理及数学模型  16-19
    2.3.1 并联型APF的原理  16-17
    2.3.2 并联型APF的数学模型  17-19
  2.4 有源电力滤波器的发展前景  19-21
第三章系统电流的检测与控制  21-37
  3.1 无功与谐波电流的检测  21-28
    3.1.1 无功与谐波电流的检测方法  21-22
    3.1.2 基于瞬时无功功率理论的电流检测方法  22-26
    3.1.3 基于同步坐标变换理论的电流检测方法  26-27
    3.1.4 一种新的检测方法  27-28
  3.2 系统补偿电流的控制  28-37
    3.2.1 控制方法研究现状  28-29
    3.2.2 补偿电流的控制  29-37
第四章系统硬件电路的设计  37-49
  4.1 主电路的设计与实现  37-42
    4.1.1 主电路结构  37-39
    4.1.2 主电路直流侧电压的控制  39-41
    4.1.3 主电路电感和电容的选择  41-42
  4.2 控制电路的设计与实现  42-49
    4.2.1 采样周期信号和电压同步信号产生电路  43-45
    4.2.2 信号采集电路和调理电路  45-46
    4.2.3 DSP 控制部分  46-47
    4.2.4 驱动电路设计  47-49
第五章系统的仿真与分析  49-57
  5.1 仿真工具简介  49
  5.2 APF系统的仿真与分析  49-57
    5.2.1 仿真模型的搭建  49-52
    5.2.2 仿真结果与分析  52-57
第六章总结  57-59
参考文献  59-62
发表论文和参加科研情况说明  62-63
致谢  63

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