基于MATLAB自动代码生成的有源电力滤波器研究

发布时间：2017-06-07 19:17

  本文关键词：基于MATLAB自动代码生成的有源电力滤波器研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在电力系统中,非线性负荷的容量正逐渐增加,给电网注入了大量的无功和谐波电流,使得电网污染的问题越来越严重。在治理电网污染的的众多方法中,利用有源电力滤波器进行谐波抑制和无功补偿是一个很有效的手段,因此APF得到了广泛的关注和研究。本文着重介绍了利用Matlab自动代码生成技术,快捷高效地完成有源电力滤波器的开发工作,自动代码生成技术具有研发周期短,仿真与控制一体化等优点。系统仿真和实验,验证了该方法应用在APF研发过程的可行性和高效性。首先,本文简要叙述了电力系统中谐波的定义、产生及危害,以及谐波的抑制方法和有源电力滤波器的研究现状,介绍了有源电力滤波器的分类以及基本原理。对比了几种目前比较常用的谐波电流检测方法,针对基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法,进行了三相电路的谐波电流检测的仿真和单相电路谐波电流检测的仿真。其次,由于低通滤波器是基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测算法中的重要组成部分,为了实现低通滤波器的快速设计和效果验证,本文介绍了使用Matlab工具箱完成低通滤波器设计的方法;并且通过Matlab系统仿真,对低通滤波器的参数和类型进行了研究。对系统时延问题进行了理论研究和实验验证。再次,本文简要比较了三角波载波与滞环控制等电流控制方法,并研究了基于PI和重复控制的复合控制策略,以上控制策略使用Matlab软件Simulink工具箱进行了APF系统仿真,对比了控制效果。另外,对于Matlab自动代码生成技术,本文着重介绍了Matlab自动代码生成技术的64位开发环境的建立方法,详细说明了Matlab代码生成技术的使用方法、步骤以及注意事项,使用TMS320F28335控制器,完成了嵌入式代码生成的控制程序,并自动将生成的控制程序代码下载入DSP控制器中。结合硬件平台对有源电力滤波器系统进行了硬件调试与实验现象的分析。实验结果证明,Matlab自动代码生成技术能够免除繁琐的手动编程过程,具有开发效率高,仿真和控制系统对应性好等优点。最后,本文还对T型三电平技术进行简要的论述,基于T型三电平拓扑结构,针对光伏逆变器和静止无功补偿器进行了MATLAB系统仿真。针对上述APF通用实验平台的硬件电路部分,介绍了其调理电路板的硬件设计。
【关键词】：谐波 有源电力滤波器 代码生成技术 重复控制
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761;TN713.8
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 谐波概述10
• 1.2 有源电力滤波器的研究现状10-11
• 1.3 有源电力滤波器的类型11-13
• 1.4 有源电力滤波器的基本原理13-14
• 1.5 MATLAB自动代码生成方法14
• 1.6 本文的主要研究工作14-16
• 2 谐波电流检测电路及常用检测方法16-25
• 2.1 谐波电流检测的常用方法16
• 2.2 基于瞬时无功理论的谐波电流和无功电流检测方法16-22
• 2.2.1 无功功率理论的数学研究16-19
• 2.2.2 基于瞬时无功功率理论的三相系统谐波检测19-21
• 2.2.3 基于瞬时无功功率理论的单相系统谐波检测21-22
• 2.3 基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测仿真22-24
• 2.3.1 基于瞬时无功功率理论的三相电路谐波电流检测仿真22-23
• 2.3.2 基于瞬时无功功率理论的单相电路谐波电流检测仿真23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 低通滤波器及系统延时问题的研究25-39
• 3.1 基于MATLAB的数字滤波器设计25
• 3.2 低通滤波器参数设置的研究25-32
• 3.3 系统时延问题的研究32-38
• 3.3.1 APF系统时延问题的分析33-34
• 3.3.2 时延补偿算法的实验验证34-38
• 3.4 本章小结38-39
• 4 并联型APF的建模及MATLAB仿真39-53
• 4.1 并联型APF的基本电路和数学模型的建立39-40
• 4.2 有源电力滤波器的补偿电流控制策略40-42
• 4.2.1 三角载波比较控制41
• 4.2.2 滞环控制41-42
• 4.3 基于三角载波比较控制的APF仿真42-46
• 4.4 基于滞环控制策略的APF仿真46-50
• 4.5 补偿电流控制策略的改进50-52
• 4.5.1 PI+重复控制的控制策略50-51
• 4.5.2 基于PI+重复控制的系统仿真51-52
• 4.6 本章总结52-53
• 5 MATLAB自动代码生成技术53-60
• 5.1 自动代码生成技术的优点53-54
• 5.2 自动代码生成技术的具体实现过程54-57
• 5.3 基于MATLAB自动代码生成技术的APF仿真及实验57-59
• 5.3.1 APF系统仿真57
• 5.3.2 自动代码生成过程57-58
• 5.3.3 仿真结果与试验结果对比58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 6 三电平技术的研究60-73
• 6.1 三电平技术概述60-62
• 6.2 基于T型三电平拓扑结构的逆变器仿真62-65
• 6.3 基于T型三电平拓扑结构的SVG仿真65-69
• 6.4 三电平拓扑结构的调理电路硬件设计69-72
• 6.5 本章小结72-73
• 7 总结与展望73-75
• 7.1 工作总结73
• 7.2 下一步工作计划73-75
• 参考文献75-78
• 附录：研究生阶段发表论文78-79
• 致谢79

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