有源电力滤波器补偿技术的研究

论文摘要

有源电力滤波器（APF）是一种用于动态抑制谐波和补偿无功功率的新型电力电子装置,与传统的无源LC滤波器相比较,具有响应快、补偿效果好和能够实现动态补偿的优点,有着非常广阔的发展前景。本文在分析了有源滤波的基本原理的基础上,比较了有源电力滤波器的各种谐波检测方法,并选用基于瞬时无功理论的d-q检测法进行有源电力滤波器的谐波检测;对比分析三角波比较控制策略和滞环比较控制策略的优缺点,提出采用三角波比较法来进行跟踪控制;研究了有源电力滤波器直流侧电容电压的控制方法。论文采用MATLAB软件建立了并联型有源电力滤波器的仿真模型,仿真结果表明,所选用的谐波电流的检测方法和控制策略对非线性负载所产生的谐波及无功电流都起到了较好的补偿作用,具有较好的动态补偿特性。最后在理论和仿真研究基础上,设计了以DSP芯片（TMS320LF2407）作为核心处理芯片和PM15CZF120作为功率单元的有源电力滤波器的系统结构,同时对软件功能进行分析并设计软件及编写软件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.1.1 谐波及其危害
• 1.1.2 谐波抑制
• 1.1.3 无功功率的影响
• 1.1.4 无功补偿技术的现状
• 1.1.5 谐波抑制与无功补偿的联系
• 1.2 有源电力滤波器的发展历史和研究现状
• 1.2.1 有源电力滤波器的发展历史
• 1.2.2 有源电力滤波器的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 2 有源电力滤波器分类及原理
• 2.1 有源电力滤波器的分类
• 2.2 并联有源电力滤波器的工作原理
• 2.2.1 并联有源电力滤波器的系统构成
• 2.2.2 并联有源电力滤波器的工作原理分析
• 2.3 并联有源电力滤波器的特点
• 2.4 本章小结
• 3 有源电力滤波器谐波电流检测方法
• 3.1 谐波检测算法
• 3.2 三相瞬时无功功率理论
• 3.3 基于瞬时无功功率理论的D-Q 检测法
• 3.4 本章小结
• 4 有源电力滤波器的控制方法
• 4.1 脉宽调制（PWM）技术
• 4.2 滞环比较控制方式（HYSTERESIS CONTROL）
• 4.3 三角载波比较方式（Triangle Carry Wave Control）
• 4.4 有源电力滤波器直流侧电容电压的控制
• 4.5 本章小结
• 5 有源电力滤波器的仿真研究
• 5.1 仿真模型器件选择及参数设置
• 5.2 三相谐波源的仿真
• 5.3 有源电力滤波器谐波与无功电流检测方法的仿真
• 5.4 有源电力滤波器补偿电流控制方法的仿真
• 5.5 对直流侧电容电压进行控制的仿真
• 5.6 本章小结
• 6 有源电力滤波器的系统结构设计
• 6.1 主电路容量计算
• 6.2 交流侧电感值的确定
• 6.3 直流侧电容的设计
• 6.4 功率器件的选取
• 6.5 控制系统设计
• 6.5.1 DSP 的选取
• 6.5.2 ADC 模块
• 6.5.3 PWM 模块
• 6.6 电压电流采样电路设计
• 6.6.1 同步信号以及锁相环倍频电路
• 6.6.2 电流采样电路设计
• 6.7 本章小结
• 7 有源电力滤波器的软件设计
• 7.1 主程序的设计
• 7.2 程序中数字的表示方法
• 7.3 负载电流及直流电压采样程序
• 7.4 谐波与无功电流的计算
• 7.5 数字低通滤波器的设计
• 7.6 直流侧电容电压控制程序中PI 参数的设计
• 7.7 PWM 信号的产生
• 7.8 本章小结
• 8 总结与展望
• 8.1 本文的主要工作
• 8.2 存在问题及后续研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文