三相软件锁相环在SAPF中的应用研究

发布时间：2017-10-11 21:41

  本文关键词：三相软件锁相环在SAPF中的应用研究

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【摘要】：电力电子设备和非线性负载的广泛应用使得电网谐波污染问题日趋严重,有源电力滤波器因其优异的性能成为谐波治理的重要装置,谐波电流检测模块对有源电力滤波器的性能有着重要影响,因此必须要求谐波电流检测模块能够在各种电网电压条件下及时准确地提取到谐波电流信息,ip-iq谐波电流提取算法的检测结果受电网电压影响较小实际应用较多,但ip-iq谐波电流提取算法依赖于电网电压的相位角,这就需要利用锁相环来检测电网电压的实时相位角,而实际电网电压由于各种因素的影响,其波形通常并非理想状态,三相电压存在不平衡和畸变情况,因此要求锁相环能够在电网电压不平衡和畸变情形下准确检测电网电压基波正序分量的实时相位角,从而保证有源电力滤波器的谐波电流检测精度。本文首先介绍了锁相环的基本结构及工作原理,分析了理想电网电压条件下基于同步旋转坐标系的三相软件锁相环的基本工作原理,在此基础上得到其等效数学模型,基于等效数学模型对其性能进行了分析；其次研究了三相不平衡电压在正负双同步旋转坐标系下的表示形式,分析了三相不平衡电压在双同步旋转坐标系中的解耦方法,通过解耦网络获得三相不平衡电压的基波正序分量在正同步旋转坐标系中的q轴分量,进一步分析了基于双同步旋转坐标系解耦的三相软件锁相环的基本结构框图及其等效结构图,实现了不平衡电网电压相位的准确检测；接着对三相不平衡且畸变电压进行了分析,将重复控制器引入基于同步旋转坐标系的三相软件锁相环,形成基于重复控制的三相软件锁相环,给出其基本结构并对重复控制器进行了分析设计,利用MATLAB/Simulink搭建锁相环仿真模型,对其在多种输入电压条件下的稳态性能和动态性能进行了仿真分析。为了对比分析各锁相环的实际性能,本文设计并搭建了并联型有源电力滤波器(SAPF)实验平台,包括启停控制单元、功率变换模块及主控单元等的设计实现,完成DSP、双口RAM和AD7606等芯片之间的数据传输设计,以及主、从DSP负责功能的软件程序实现。利用SAPF实验平台完成了不同输入电压条件下各三相软件锁相环的锁相性能测试实验,并对实验结果进行了对比分析,测试了SAPF采用不同三相软件锁相环时的谐波电流补偿效果,根据实验结果分析总结了锁相环对SAPF性能的影响。
【关键词】：锁相环 电网电压畸变不平衡 重复控制 并联型有源电力滤波器
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.8;TM933.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-24
• 1.1 锁相环的研究背景及意义9-12
• 1.2 锁相环的研究概况12-18
• 1.2.1 锁相环的发展12-14
• 1.2.2 锁相环的分类14-16
• 1.2.3 锁相环的实现方案16-18
• 1.3 锁相环在有源电力滤波器中的应用要求18-19
• 1.4 有源电力滤波器的发展概述19-22
• 1.4.1 谐波污染分析20-21
• 1.4.2 有源电力滤波器的研究与应用概况21-22
• 1.5 本文的研究内容22-24
• 2 三相软件锁相环的结构及原理24-41
• 2.1 锁相环的基本工作原理24-28
• 2.2 基于同步旋转坐标系的三相软件锁相环28-33
• 2.2.1 SRF-SPLL的基本原理28-31
• 2.2.2 SRF-SPLL的数学模型31-32
• 2.2.3 SRF-SPLL的性能分析32-33
• 2.3 基于双同步旋转坐标系解耦的三相软件锁相环33-40
• 2.3.1 三相不平衡电压分析34-36
• 2.3.2 解耦网络设计36-39
• 2.3.3 DDSRF-SPLL设计39-40
• 2.4 本章小结40-41
• 3 基于重复控制的三相软件锁相环41-52
• 3.1 三相不平衡且畸变电压分析41-42
• 3.2 RC-SPLL的基本结构42-43
• 3.3 重复控制器设计43-45
• 3.4 RC-SPLL的仿真实验45-51
• 3.4.1 RC-SPLL仿真模型建立45-46
• 3.4.2 RC-SPLL稳态性能仿真分析46-49
• 3.4.3 RC-SPLL动态性能仿真分析49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 4 实验平台设计52-67
• 4.1 硬件平台设计52-58
• 4.1.1 启停控制单元52-55
• 4.1.2 功率变换模块55
• 4.1.3 主控单元及其它硬件模块55-58
• 4.2 数据采集与交互58-63
• 4.2.1 数据采集与交互模块结构58-59
• 4.2.2 芯片地址分配59-60
• 4.2.3 芯片工作时序分析60-63
• 4.3 软件程序设计63-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5 实验结果与分析67-74
• 5.1 锁相环稳态性能实验67-69
• 5.2 锁相环动态性能实验69-71
• 5.3 SAPF谐波补偿实验71-73
• 5.4 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-79
• 附录A 实验平台图片79-80
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况80-81
• 致谢81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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9 刘健r，

本文编号：1014926