有源电力滤波器关键技术及应用研究

发布时间：2017-08-31 17:22

  本文关键词：有源电力滤波器关键技术及应用研究

  更多相关文章： 并联有源电力滤波器 谐波电流检测 LCL滤波 PI控制 PR控制

【摘要】：近几年,随着社会经济的发展,电力电子设备得到大量应用。这些设备在节约电能和提高生产效率方面起了很大的作用,但同时由于它们的非线性特征也产生了大量的谐波,污染了公用电网的用电环境,影响了用户设备的运行。有源电力滤波器是治理谐波的理想选择,相比较于传统的无源滤波器,其性能更加优越,并且受系统参数影响较小。本文着重研究了电容中点式三相四线制有源电力滤波器,阐述了其工作原理,并建立了数学模型。另外,研究了几种常用的谐波电流提取方法,分析了其谐波提取的原理和实现方式。文中还对APF的控制策略进行了研究,其中主要包括电流内环和电压外环控制,在电流环中介绍了PI控制和PR控制,电压环中设计了稳压环节和均压环节。对有源滤波器的软硬件进行了系统设计,研究了主电路参数的选取,设计了控制电路的硬件平台。本文从DSP程序、FPGA程序和触摸屏程序三部分对软件设计进行了详细说明,分析了各部分的功能,给出了设计流程图。利用PSIM仿真软件,基于文中设计的控制策略和谐波提取方法,对APF进行仿真研究,并结合仿真波形,分析了装置在补偿谐波、无功和不平衡方面的性能。本文研制了一台有源滤波器样机,并且在不同现场针对不同非线性负载做了大量的实验,实验结果表明,本文所设计的有源滤波器不仅在补偿谐波方面有较好的性能,而且在补偿无功和不平衡方面也有出色的表现。
【关键词】：并联有源电力滤波器 谐波电流检测 LCL滤波 PI控制 PR控制
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM761
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 公用电网谐波问题及治理9-11
• 1.1.1 谐波的来源和危害9-10
• 1.1.2 谐波的治理10-11
• 1.2 有源滤波器的研究现状和发展趋势11-13
• 1.2.1 有源电力滤波器的研究现状11-13
• 1.2.2 有源电力滤波器的发展趋势13
• 1.3 本文的主要研究内容13-15
• 第二章 有源电力滤波器的原理及相关技术15-34
• 2.1 有源电力滤波器的基本原理15-16
• 2.2 有源电力滤波器的主电路数学模型16-18
• 2.3 有源电力滤波器谐波检测方法18-23
• 2.3.1 基于瞬时无功功率理论的DQ0检测法18-21
• 2.3.2 正负双序同步电流检测法21-22
• 2.3.3 基于傅里叶分析的谐波检测方法22-23
• 2.4 电流内环控制策略23-29
• 2.4.1 PI控制24-26
• 2.4.2 比例谐振控制26-29
• 2.5 电压外环控制策略29-32
• 2.5.1 直流侧总电压稳压控制29-31
• 2.5.2 直流侧上下电容电压均压控制31-32
• 2.6 本章小结32-34
• 第三章 有源电力滤波器的硬件平台设计34-48
• 3.1 有源电力滤波器的主电路设计34-42
• 3.1.1 功率开关器件的选择34
• 3.1.2 直流侧电容参数的选择34-35
• 3.1.3 LCL滤波参数的选择35-42
• 3.1.4 软启动电路设计42
• 3.2 有源电力滤波器的控制电路设计42-47
• 3.2.1 信号调理电路设计43-44
• 3.2.2 运算电路设计44-45
• 3.2.3 直流侧电容过压保护电路设计45
• 3.2.4 RS485通信电路设计45-46
• 3.2.5 继电器控制电路设计46-47
• 3.2.6 驱动电路设计47
• 3.3 本章小结47-48
• 第四章 有源电力滤波器的软件系统设计48-58
• 4.1 DSP程序设计48-51
• 4.1.1 主循环48-50
• 4.1.2 AD采样中断50-51
• 4.1.3 电压过零中断51
• 4.2 FPGA控制程序设计51-53
• 4.2.1 主函数模块52
• 4.2.2 故障处理模块52-53
• 4.2.3 PWM产生模块53
• 4.2.4 死区控制模块53
• 4.3 触摸屏程序设计53-57
• 4.3.1 主界面54-55
• 4.3.2 数据显示页面55
• 4.3.3 故障详情页面55-56
• 4.3.4 历史记录页面56-57
• 4.3.5 参数设置页面57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 有源电力滤波器的仿真和实验研究58-70
• 5.1 有源电力滤波器的仿真研究58-65
• 5.1.1 有源电力滤波器补偿谐波的仿真58-63
• 5.1.2 有源电力滤波器补偿三相不平衡的仿真63-65
• 5.2 有源电力滤波器的实验研究65-69
• 5.2.1 有源电力滤波器补偿谐波的实验65-68
• 5.2.2 有源电力滤波器补偿三相不平衡的实验68-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 论文总结与展望70-72
• 6.1 论文总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙京京;陈兆岭;钱鹏;刘国海;廖志凌;;并联有源电力滤波器的滑模统一控制[J];电测与仪表;2013年07期

2 张文亮;汤广福;查鲲鹏;贺之渊;;先进电力电子技术在智能电网中的应用[J];中国电机工程学报;2010年04期

3 许燕萍;杨代华;;RS485串行总线可靠性的研究[J];电子科技;2009年02期

4 耿攀;戴珂;魏学良;张凯;康勇;;三相并联型有源电力滤波器电流重复控制[J];电工技术学报;2007年02期

5 刘平英;刘国海;;有源电力滤波器的现状及发展趋势[J];江苏电器;2007年01期

6 周勇;任伟;;配电系统的谐波问题与对策[J];郑州大学学报(工学版);2006年03期

7 康静;郑建勇;曾伟;袁涛;;三相四线制系统中有源滤波器的谐波检测方法[J];仪表技术;2006年03期

8 王丽;刘会金;王陈;;瞬时无功功率理论的研究综述[J];高电压技术;2006年02期

9 成剑,罗安,付青;简化DFT滑窗迭代算法在有源电力滤波器谐波检测中应用[J];电力自动化设备;2005年05期

10 李电,陈晓宇;无功补偿与谐波治理[J];浙江电力;2004年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 潘凯;并联三相三线制有源电力滤波器的仿真与设计[D];大连理工大学;2009年

2 陈少军;三相并联型有源电力滤波器的研究[D];西安科技大学;2009年

3 余意;基于DSP的混合型有源电力滤波器研究[D];中南大学;2009年

4 朱霞清;并联型有源电力滤波器的理论研究与仿真[D];山东大学;2008年

5 杨飞;基于DSP控制的电力系统有源滤波和无功补偿装置的研究[D];天津大学;2006年

，

本文编号：766892