基于FPGA的T型三电平有源电力滤波器装置研制

发布时间：2020-03-25 04:50

【摘要】：有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)作为一种谐波抑制和无功补偿设备具有补偿方式灵活、补偿特性不受电网阻抗影响、补偿精度高等优点。三电平拓扑结构的APF具有耐压等级高、补偿容量大等优点,研究和应用前景较大。目前APF数字控制系统多以数字信号处理器(Digital Signal Porcessor,DSP)为核心处理器,其固有的指令顺序执行方式与中断机制使系统计算效率难以提高,影响系统实时补偿特性和稳定性。现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)固有的算法并行执行方式与准模拟电路特性可以缩短控制策略执行时间,减少控制回路延时,提高系统实时性和稳定性。本文以FPGA为核心处理器,研究APF数字控制系统设计方法并完成装置研制。论文的具体工作如下:本文以T型三电平APF为研究对象,建立了其在abc静止坐标系下和dq同步旋转坐标系下的数学模型,推导了基于谐波同步旋转坐标系的谐波电流分频控制策略。根据三电平中点电位不平衡成因,推导了基于小矢量分配因子的中点电位平衡控制策略。搭建仿真模型对上述控制策略进行了仿真验证。本文分析和对比了 FPGA与DSP的特点,针对FPGA在电力电子变换器中的应用,研究了电力电子IP核(Intellectual Property Core)的设计方法、设计原则和设计流程。根据电力电子变换器控制策略的普遍特点,提出具有指导意义的电力电子IP核设计原则和设计方法,设计了多个可复用电力电子IP核,并进行了功能仿真和实验验证,形成了电力电子IP核库的雏形。依据APF控制策略各部分的串并行执行关系,将库中IP核有机整合,采用搭积木的方式在FPGA内构建了完整的APF控制策略,其计算频率最高可达75.3kHz。依据工业级平台的设计原则,搭建了 380V/60A的三电平APF实验样机,给出了样机关键设计参数。在实验样机上进行了谐波补偿等相关实验,验证了IP核及实验样机参数设计的正确性。
【图文】：

１．２．２有源电力，

本文编号：2599426