基于DSP控制的三相三线制并联型有源电力滤波器的研究

发布时间：2017-04-21 14:16

  本文关键词：基于DSP控制的三相三线制并联型有源电力滤波器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电力电子技术的不断发展,应用日益广泛的电力电子装置使电网中的谐波污染越来越严重,大量的谐波电流和冲击性无功功率导致电网电压和电流产生严重的畸变,对电力系统造成了严重的影响。有源电力滤波器(Active Power Filter)是一种新型的电力电子装置,它能够动态抑制谐波和补偿无功。与无源滤波器相比能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿,是目前广泛应用于电力系统中谐波补偿的一种装置。 有源电力滤波器是一种强耦合、时变非线性系统,在控制方面较为复杂。本文主要研究的是并联型有源电力滤波器控制系统的工程设计及实现,主要包括控制方法的研究、谐波电流检测的方法、空间矢量策略的实现、硬件部分的设计及样机的研制。 本文首先介绍了谐波的产生及危害、谐波抑制的方法及有源电力滤波器的发展、分类及基本的工作原理。针对目前应用最多的三相三线制电压型有源电力滤波器进行研究,将该系统中的三相静止坐标下a-b-c的数学模型转换成同步坐标下的d-q数学模型,便于设计控制系统。 其次介绍了基于瞬时无功功率理论p-q谐波电流检测法和基于瞬时无功功率理论谐波电流检测ip-ip法,并对两种检测方法进行了比较研究。由于有源电力滤波器是一种高度耦合的系统,因此采用了基于电网电压前馈解耦的双闭环PI控制策略,对其在旋转d-q坐标系下的数学模型进行了解耦。结合交流电机控制理论中的矢量控制,给出了三相三线制有源电力滤波器的空间矢量控制,详细分析了其实现的过程,并通过搭建MATLAB/simulink仿真模型,验证了有源电力滤波器控制方法的可行性和有效性。同时,对于整个系统进行了仿真,仿真结果表明该装置能够对电网中的谐波及无功功率进行补偿,使电网的功率因数有了大幅度的提高。 最后在前面的理论和仿真的基础上设计了一台基于DSP控制的三相三线制并联型有源电力滤波器样机,并对其进行了调试。通过研究实验也说明本文所研制的有源电力滤波器能够很好的补偿谐波和无功电流。
【关键词】：有源电力滤波器 谐波检测方法 空间矢量控制 DSP MATLAB仿真
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TN713.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 电力系统谐波的产生11-12
• 1.2 电力谐波的危害12-13
• 1.3 电力系统谐波抑制的措施13-19
• 1.3.1 无源滤波器(LC滤波器)14-15
• 1.3.2 有源电力滤波器(Active Power Filter)15-19
• 1.4 本文研究的主要内容19-21
• 第二章 并联型有源电力滤波器的主电路结构及数学模型21-28
• 2.1 并联型有源电力滤波器的基本工作原理21-22
• 2.1.1 并联型有源电力滤波器系统基本构成21
• 2.1.2 并联型有源电力滤波器原理分析21-22
• 2.2 并联型有源电力滤波器的主电路结构22-23
• 2.3 并联型有源电力滤波器的一般数学模型23-25
• 2.4 d-q数学坐标系下并联型有源电力滤波器模型25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 三相并联型有源电力滤波器谐波检测28-41
• 3.1 引言28-29
• 3.2 三相电路瞬时无功功率理论29-31
• 3.3 基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法31-34
• 3.3.1 p-g谐波检测法31-32
• 3.3.2 i_p-i_q谐波检测法32-34
• 3.4 仿真分析34-40
• 3.4.1 实验仿真模型的建立34-35
• 3.4.2 不同条件下的实验仿真分析35-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 三相并联型有源电力滤波器控制系统的研究41-64
• 4.1 常用控制策略概述41-44
• 4.1.1 PI控制方式41-42
• 4.1.2 滞环电流比较方式42
• 4.1.3 三角波比较方式42-43
• 4.1.4 滑模控制43
• 4.1.5 单周控制43
• 4.1.6 无差拍控制43-44
• 4.1.7 预测电流控制44
• 4.2 d-q轴解耦控制44-47
• 4.2.1 电流内环PI调节44-45
• 4.2.2 电压外环PI调节45-47
• 4.3 空间矢量PWM调制(SVPWM)47-58
• 4.3.1 SVPWM的基本原理48-50
• 4.3.2 SVPWM的控制算法50-56
• 4.3.3 SVPWM仿真模型的搭建56-58
• 4.4 系统仿真58-63
• 4.4.1 系统仿真模型的搭建58
• 4.4.2 系统仿真波形及分析58-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 基于DSP控制的有源电力滤波器的设计64-80
• 5.1 硬件系统结构设计64-75
• 5.1.1 主电路设计66-69
• 5.1.2 控制电路设计69-73
• 5.1.3 驱动保护电路设计73-75
• 5.2 软件系统设计75-79
• 5.2.1 主程序设计75-76
• 5.2.2 中断程序设计76-78
• 5.2.3 子程序设计78-79
• 5.3 本章小结79-80
• 第六章 有源电力滤波器的实验研究80-86
• 6.1 硬件电路的调试80-82
• 6.1.1 辅助供电电源调试80
• 6.1.2 过零检测信号调试80-81
• 6.1.3 电压、电流的检测调试81-82
• 6.1.4 驱动电路信号调试82
• 6.2 软件调试82-84
• 6.3 实验波形与分析84-85
• 6.4 本章小结85-86
• 结论86-87
• 1 论文总结86
• 2 展望86-87
• 参考文献87-90
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果90-91
• 致谢91-92
• 答辩委员会对论文的评定意见92

【参考文献】

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本文编号：320530