三相并联有源滤波器的控制研究
本文选题:三相并联有源滤波器 切入点:FBD 出处:《南京理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着科学技术的飞速发展,新能源并网技术更频繁地投入到生产中,非线性负载也更多地应用在电力系统中,这不可避免的带来了无功和谐波污染的问题。为补偿无功和尽可能地削弱谐波,人们开始把有源电力滤波器(APF)作为主要的研究方向,依靠它实时性强、补偿能力强、抗干扰性能优异等特点,在电力控制领域和工程实际中广泛运用。本文的研究对象是三相并联有源滤波器,先阐述了基本原理,选定好拓扑,建立了正常工作的数学模型,然后基于模型选定了谐波检测、补偿控制的方法以及电压调制的策略,确定了主电路参数,并设计出硬件控制电路和辅助主电路的软件程序,最后在matlab中仿真,证实本文设计方案的正确性和可行性。本文先叙述了谐波的概念和改善电能质量的方式,说明了有源滤波器的背景、发展和热点技术,并介绍了它的优势和分类情况,通过比较几种三相四线滤波器的常见结构,选定电容中分型为重点内容,并建立数学模型来说明其工作原理。然后,本文研究了 ip-iq法和FBD法,并分别加以改进,形成将两者结合的新型FBD谐波检测法;通过比较无差拍控制、预测控制的特点,提取预测法的优势应用到无差拍法中,改进为新型无差拍法作为本文的补偿方式,并选择空间电压矢量的调制策略。接下来,文章设计了 APF主电路,包括器件的选择及参数设置;并设计了以TMS320F28335芯片为核心的的硬件电路,包括采样调理、检测控制、驱动保护等单元,并在Altium Designer中画出了原理图;在硬件基础上设计了系统的软件流程,由主程序、中断程序、计算程序三部分构成,作出了各自的流程图。最后,按照之前的理论分析和参数设计,在matlab中搭建模型展开仿真,以电网电流的频谱、负载电流和中线电流的波形、直流侧电压是否稳定等为依据,说明了本文设计的三相并联APF在电网中的补偿性能十分良好,能够很好地滤除谐波和抵御电压畸变、负载突变这些意外情况。
[Abstract]:With the rapid development of science and technology, the new energy grid technology is put into production more frequently, and the nonlinear load is applied more frequently in the power system. In order to compensate reactive power and weaken harmonics as much as possible, active power filter (APF) is regarded as the main research direction. It is widely used in the field of electric power control and in engineering practice because of its excellent anti-jamming performance. The research object of this paper is three-phase shunt active power filter. First, the basic principle is expounded, the topology is selected, and the mathematical model of normal operation is established. Then based on the model, the harmonic detection, compensation control method and voltage modulation strategy are selected, the main circuit parameters are determined, and the software program of hardware control circuit and auxiliary main circuit is designed. Finally, the simulation is done in matlab. In this paper, the concept of harmonics and the way to improve power quality are described, the background, development and hot spot technology of active filter are explained, and its advantages and classification are introduced. By comparing the common structures of several three-phase four-wire filters, the classification of capacitors is selected as the key content, and a mathematical model is established to illustrate its working principle. Then, the ip-iq method and the FBD method are studied and improved respectively. A new FBD harmonic detection method combining the two methods is formed. By comparing the characteristics of non-beat control and predictive control, the advantages of the prediction method are extracted and applied to the non-beat method, which is improved to a new non-beat method as the compensation method in this paper. Then, the main circuit of APF, including device selection and parameter setting, is designed, and the hardware circuit based on TMS320F28335 chip is designed, which includes sampling and conditioning, detection and control. The software flow chart of the system is designed on the basis of hardware, which consists of three parts: main program, interrupt program and calculation program. Finally, the flow chart of the system is made up of three parts: the main program, the interrupt program and the calculation program. According to the previous theoretical analysis and parameter design, a simulation model is built in matlab, which is based on the frequency spectrum of power grid current, the waveform of load current and midline current, and whether the DC side voltage is stable or not. It is shown that the three-phase parallel APF designed in this paper has a very good compensation performance in the power network, and it can filter harmonics and resist voltage distortion and load mutation.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM761
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,本文编号:1625649
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