重复控制在有源电力滤波器中的应用

论文摘要

随着电力电子技术的发展,电力电子装置的应用日益广泛。由于电力电子装置对电网来说大多是非线性负载,是电网的主要谐波源,电网中的谐波电流“污染”情况变得日趋严重,不仅影响了供电质量,甚至危及到了电网安全。为了提高电能质量,通常采用有源电力滤波器来补偿非线性负载的谐波电流,以减小谐波对电网的污染。文章概述了有源电力滤波器的发展概括,介绍了有源电力滤波器的主电路结构和工作原理。为了使有源电力滤波器达到更好的补偿效果,控制系统采用了重复控制。文章阐述了重复控制的基本思想和组成结构。重点说明了重复控制器各个环节的设计过程,通过MATLAB仿真和实验验证了重复控制系统的正确性和可行性。文章介绍了数字控制系统的基本组成。硬件方面器件的选择要满足实时控制对数字控制的要求,DSP板选好后要有适当的外围电路配合来进行工作,文章介绍了外围板电路的组成和各个部分工作原理等。完备的硬件平台为算法的实现提供了保障。在控制系统的软件方面,文章介绍了DSP的编程环境,编程语言,DSP程序的基本结构等。结合流程图详细说明了程序中各个部分的工作过程。从采样,计算延时,控制对象的零阶保持离散化等方面分析了数字化过程对有源电力滤波器性能的影响。把控制对象离散化,在程序中写成差分方程的形式,实现整个系统的闭环调试。这种实时的程序调试方法避免了主电路的影响,大大降低了系统调试的难度,节省了开发的时间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电网谐波概述
• 1.2 现有谐波治理方法的比较
• 1.3 现代有源电力滤波器技术发展概况
• 1.3.1 串联型有源电力滤波器（Series APF）
• 1.3.2 并联型有源电力滤波器（Shunt APF）
• 1.4 数字控制技术发展概况
• 1.5 重复控制技术
• 1.6 本课题的研究内容
• 第二章 有源电力滤波器重复控制系统设计
• 2.1 APF的主电路介绍
• 2.2 APF的重复控制系统设计
• 2.2.1 重复控制的基本思想
• 2.2.2 Q（z）滤波器及改进型内模
• -N'>2.2.3 周期延迟环节z^-N
• 2.2.4 补偿器C（z）
• 2.3 重复控制与有源电力滤波器
• 2.4 有源电力滤波器重复控制系统的设计
• 2.4.1 Q（z）及重复控制器内模的设计
• 2.4.2 补偿器C（z）的设计
• 2.5 仿真与实验波形与分析
• 第三章 数字控制系统硬件设计
• 3.1 数字控制系统的组成
• 3.2 实时控制的基本要求
• 3.3 TMS320F2812的特点
• 3.4 DSP核心板的选择——开发板or DIY
• 3.5 DSP外围电路板
• 3.6 ADC校准
• 3.6.1 校准原理
• 3.6.2 硬件连接
• 3.7 ADC的采样调理电路
• 3.8 IPM故障信号与清除电路
• 3.9 DSP板的PWM口输出电路:
• 3.10 I/O口及其电平转换电路
• 3.11 过压保护电路
• 第四章 数字控制系统软件设计及调试
• 4.1 DSP编程环境
• 4.2 C语言与汇编语言
• 4.3 DSP程序的基本结构
• 4.4 SPWM程序的编写
• 4.4.1 SPWM的模拟控制方法
• 4.4.2 SPWM的软件控制方法
• 4.5 有源电力滤波器数字控制系统
• 4.6 数字化过程的影响及程序调试
• 4.6.1 数字控制与模拟控制
• 4.6.2 数字控制的问题
• 4.7 数字控制程序调试
• 第五章 总结与展望
• 附录A cmd和include文件示例
• 附录B SPWM程序
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文