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基于DSP有源电力滤波器的研究

作　者: 王晓毛
导　师: 冯垛生
学　校: 广东工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 谐波抑制 有源电力滤波器 瞬时无功功率 数字信号处理机
分类号: TN713.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2000年
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引　用: 11次
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内容摘要


本文首先综述了国内外电力系统谐波抑制技术的发展概况，阐述了有源电力滤波器的结构和工作原理。在深入分析了基于瞬时无功功率理论基础上，提出了高次谐波和无功电流检测的各种方案，给出实现这些方案的框图。然后选择其中一种方案在MATLAB仿真软件包的SIMULINK环境下实现信号处理部分的仿真，即进行谐波和无功电流分离的仿真，并依据仿真的基本实现原理求得数字滤波器单位冲击响应，为数字化的有源电力滤波器的装置计算好必需参数。除了信号处理部分以外，本文还讨论有源电力滤波器另外一个关键部分—PWM整流器控制结构和原理，并对此非线性控制系统的数学模型进行推导，然后在SIMULINK环境下建立PWM整流器控制仿真模型。最后制作了实验装置，采用了TexasInstrument公司TMS320C32高速数字信号处理机（DSP）芯片为核心的GK-TMS320C32B开发/高速系统作为开发调试工具，采用了两套实验方案，给出了相应的系统硬件接口电路和软件的设计并加以制作和调试完毕。第一种方案是部分数字化的有源电力滤波器，其特点是硬件电路较复杂而软件设计较简单；第二种方案是全数字化的有源电力滤波器，用软件设计来代替部分硬件，其特点是硬件电路简单而软件设计较复杂。从仿真和实验结果来看，有源电力滤波器系统能够有效的消除由非线性负载产生的谐波以及具有无功补偿的功能。 本项目是广东省重点学科基金资助项目，今后的重点发展方向是进行实用化、产业化的研究，从电力企业的反映来看有源电力滤波器装置具有很广阔的应用前景。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-11
第一章 绪论  11-19
  1．1 概述  11-15
    1．1．1 谐波及其产生  12
    1．1．2 谐波污染及其危害  12-15
  1．2 谐波抑制技术的发展现状  15-17
    1．2．1 无源滤波器及其应用  15-16
    1．2．2 有源电力滤波器的发展概况  16-17
  1．3 本课题选题的意义及研究内容  17-19
第二章 有源电力滤波器的工作原理和结构  19-27
  2．1 有源电力滤波器的工作原理  19-20
  2．2 有源电力滤波器主电路的结构  20-25
    2．2．1 并联型有源电力滤波器  21-24
    2．2．2 串联型有源电力滤波器  24-25
  2．3 有源电力滤波器的特性  25-27
    2．3．1 双向补偿特性  25
    2．3．2 有源电力滤波器的其它特性  25-27
第三章 瞬时谐波电流和无功电流检测原理  27-43
  3．1 概述  27-28
  3．2 基于三相/两相变换的瞬时无功率理论  28-35
    3．2．1 用高通滤波器获取补偿指令电流  30-32
    3．2．2 用低通滤波器获取补偿指令电流  32-35
  3．3 假设三相电压源非畸变时补偿指令电流的求解  35-43
    3．3．1 用低通滤波器获取补偿指令电流  38-40
    3．3．2 用高通滤波器获取补偿指令电流  40-43
第四章 有源电力滤波器系统的仿真实现  43-55
  4．1 概述  43
  4．2 信号处理环节仿真实现  43-48
    4．2．1 三相/两相变换Simulink下的实现  44-45
    4．2．2 数字滤波器的设计  45-46
    4．2．3 两相/三相变换Simulink下的实现  46
    4．2．4 信号处理环节仿真结果  46-48
  4．3 PWM整流器环节仿真实现  48-55
    4．3．1 三相PWM整流器的数学模型  48-50
    4．3．2 三相PWM整流器的数学模型仿真实现  50-53
    4．3．3 三相PWM整流器的仿真结果  53-55
第五章 基于DSP瞬时谐波电流和无功电流的检测  55-61
  5．1 概述  55
  5．2 检测和处理部分原理  55
  5．3 TMSC320C32数字信号处理机简介  55-57
  5．4 系统硬件结构  57
  5．5 系统软件设计  57-59
    5．5．1 数字高通滤波器的设计  58-59
  5．6 试验结果  59
  5．7 结论  59-61
第六章 基于DSP有源电力滤波器的实现  61-73
  6．1 概述  61-62
  6．2 部分数字化的有源电力滤波器  62-65
    6．2．1 系统硬件设计  63
    6．2．2 系统软件设计  63-64
    6．2．3 试验结果  64-65
  6．3 全数字化的有源电力滤波器  65-71
    6．3．1 PWM控制数字算法原理  65-66
    6．3．2 系统硬件设计  66
    6．3．3 TMSC320C32定时/计数器TIMER0和TIMER1  66-67
    6．3．4 系统软件设计  67-71
    6．3．5 试验结果  71
  6．4 实验器材及设备  71-72
  6．5 实验装置照片  72-73
总结  73-75
参考文献  75-78
攻读学位期间发表的论文  78-79
致谢  79-80
附录1  80-81
附录2  81-82
附录3  82

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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 > 各形滤波器
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