6kV电网矿用大功率混合有源滤波器的研究与仿真

论文摘要

随着电力电子技术的发展和煤矿自动化水平的提高,电力系统中的非线性负载越来越多,由此给煤矿电网带来的谐波公害越来越严重。本文针对煤矿6kV变电站不仅需要治理谐波,同时需要提供大容量无功功率的现实要求,结合有源与无源滤波器,提出一种基波串联谐振注入式结构的新型大功率混合有源滤波器。其中有源滤波器以TMS320LF2407A DSP芯片作为核心控制器,谐波电流检测采用基于瞬时无功功率理论的i p、iq算法,谐波补偿电流跟踪控制采用开关频率受限的电流滞环比较控制方法,并应用MATLAB7.0仿真工具箱Simulink对检测和控制方法进行了仿真,证明了其理论的可行性。最后,应用MATLAB7.0/Simulink对系统进行整体仿真研究,仿真和计算结果证明了该新型大功率混合有源滤波器谐波抑制效果明显、有效,同时具有大容量无功补偿能力,能够满足煤矿6kV变电站谐波治理的需要。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题提出的背景和意义
• 1.2 谐波的基本概念
• 1.3 谐波的危害
• 1.4 限制电网谐波的国家标准
• 1.5 国内外研究现状
• 1.6 本文主要研究的内容
• 2 混合有源滤波器的工作原理和基本结构
• 2.1 无源滤波器
• 2.1.1 无源滤波器的基本原理
• 2.1.2 无源滤波器的分类
• 2.1.2.1 单调谐滤波器
• 2.1.2.2 高通滤波器
• 2.1.2.3 双调谐滤波器
• 2.1.3 无源滤波器的优缺点
• 2.2 有源滤波器
• 2.2.1 有源滤波器的基本原理
• 2.2.2 有源滤波器的分类
• 2.2.2.1 并联型有源滤波器
• 2.2.2.2 串联型有源滤波器
• 2.3 混合型有源滤波器
• 2.3.1 APF 与 PF 串联后再并联接入电网方式
• 2.3.2 LC 串联谐振注入电路方式
• 2.4 矿用大功率混合有源滤波器的拓扑结构研究
• 2.4.1 矿用大功率混合有源滤波器提出的背景
• 2.4.2 大功率混合有源滤波器拓扑结构的设计
• 2.5 谐波补偿原理
• 2.6 大功率混合有源滤波器参数的设计
• 2.6.1 单调谐无源滤波器的设计
• 2.6.2 基波串联谐振注入支路的设计
• 2.6.3 有源部分设计
• 2.6.3.1 输出滤波器设计
• 2.6.3.2 耦合变压器设计
• 2.6.3.3 直流侧电容设计
• 2.6.3.4 主电路设计
• 3 基于瞬时无功功率理论的实时谐波电流检测方法
• 3.1 谐波电流检测方法的发展
• 3.2 瞬时无功功率理论
• p、i_q 算法的基本原理'>3.3 i_p、i_q算法的基本原理
• p、i_q 算法的推广应用'>3.4 i_p、i_q算法的推广应用
• 3.4.1 三相四线制系统中谐波电流的检测
• 3.4.2 单相电路谐波电流的检测
• 3.4.3 任意次谐波电流的检测
• 3.4.4 基波或任意次谐波负序分量的检测
• p、i_q 算法仿真'>3.5 基于 MATLAB 的i_p、i_q算法仿真
• 3.5.1 MATLAB 概述
• 3.5.2 低通滤波器的选择
• p、i_q 算法仿真模型的建立'>3.5.3 i_p、i_q算法仿真模型的建立
• 3.5.4 电网电压幅值、基频不变情况下的谐波电流检测
• 3.5.5 电网电压幅值、基频变化情况下的谐波电流检测
• 4 有源滤波器控制策略的研究
• 4.1 电流跟踪控制技术的研究
• 4.1.1 三角波比较控制方式
• 4.1.2 滞环比较控制方式
• 4.1.3 定时控制比较方式
• 4.2 开关频率受限的电流跟踪控制方法
• 4.2.1 控制仿真模型的建立
• 4.2.2 电流跟踪效果比较
• 5 基于 DSP 控制器的硬件电路与软件设计
• 5.1 DSP 芯片的选择
• 5.2 DSP 的组成和硬件电路功能
• 5.2.1 DSP 时钟电路设计
• 5.2.2 DSP 复位电路设计
• 5.2.3 DSP 仿真器接口电路设计
• 5.2.4 程序和数据存储器扩展
• 5.3 模拟信号的采集
• 5.3.1 电流信号调理电路设计
• 5.3.2 a 相电压整形电路设计
• 5.3.3 锁相倍频电路
• 5.3.4 IPM 接口电路的设计
• 5.4 基于 DSP 控制器的软件设计
• 5.4.1 DSP 的软件开发环境
• 5.4.2 CCS2.2 开发软件简介
• 5.4.3 主程序设计
• 5.4.3.1 系统初始化
• 5.4.3.2 中断服务程序的设计
• 5.4.3.3 PWM 控制信号的产生
• 5.4.3.4 软件抗干扰措施
• 6 系统仿真实验
• 6.1 系统仿真模型的建立
• 6.2 主要仿真模型介绍
• 6.3 谐波补偿效果分析
• 6.4 无功补偿容量计算
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果