并联型有源电力滤波器仿真及其设计

论文摘要

有源电力滤波器（Active Power Filter,简称APF）是近年来治理电力系统谐波污染的非常有效的装置。众所周知,电力电子装置和非线性负载的广泛使用,使谐波电流和无功电流大量注入电网,严重威胁电网和电气设备的安全运行与正常使用,并且产生大量的能源浪费。随着我国“十一五”规划中关于建设节约型社会的战略方针的提出,应用APF进行谐波和无功治理的研究工作将会有很广阔的应用前景。本文阐述了有源电力滤波器的基本原理,介绍了当前主要的几种APF的分类以及电路拓扑结构,分别对三相三线和三相四线制APF的结构进行分析,建立了两种数学模型,指出三相三线制APF在实际供电系统中应用的局限性。本文介绍了三种当前广泛采用的电流控制方法和一种比较先进的空间矢量控制方法。对于APF系统的核心--谐波检测,本文介绍了三种谐波检测理论,着重对本文设计的APF所采用的瞬时无功功率理论进行详细的理论分析,在MATLAB软件中建立一个三相四线制基于瞬时无功功率理论的APF系统仿真模型,验证瞬时无功功率理论的可行性。在进行大量理论分析和验证的基础上,设计一台采用单片机和DSP双CPU的有源电力滤波器。硬件上设计单片机的时钟电路、仿真器接口电路;设计DSP的时钟电路,外接存储器扩展电路;设计APF系统的电压周期检测电路,电流绝对值转换电路等等。软件上编写单片机的主程序和中断程序、DSP的主程序和启动搬运程序,调试并给电进行实际测试和实验分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 谐波的产生和影响
• 1.2.1 谐波的基本概念
• 1.2.2 谐波的影响
• 1.3 有源电力滤波器的研究意义
• 1.4 有源电力滤波器的分类
• 1.5 有源电力滤波器的现状与发展
• 1.6 本文所做的主要工作
• 第二章 并联型APF的原理与控制方法
• 2.1 并联型APF的主电路结构
• 2.1.1 有源电力滤波器原理
• 2.1.2 三相系统有源滤波器主电路
• 2.2 谐波和无功功率的检测方法
• 2.2.1 基于瞬时无功功率理论的p-q谐波检测方法
• p-i_q谐波检测方法'>2.2.2 基于瞬时无功功率理论i_p-i_q谐波检测方法
• 2.2.3 基于Fryze功率定义检测方法
• 2.2.4 自适应电流检测法
• 2.3 并联型APF的控制方法
• 2.3.1 滞环比较控制方式
• 2.3.2 周期采样控制方式
• 2.3.3 三角波比较方式
• 2.3.4 基于三电平的空间矢量电压控制方式
• 2.4 小结
• 第三章 并联型APF的数学分析和建模仿真
• 3.1 并联型APF的数学模型
• 3.1.1 三相三线制APF数学模型
• 3.1.2 三相四线制APF数学模型
• 3.2 基于Simulink下的APF软件仿真
• 3.2.1 仿真模型建立
• 3.2.2 仿真结果分析
• 3.3 小结
• 第四章 单片机在并联型APF中的硬件设计和编程
• 4.1 单片机功能简介
• 4.2 单片机在APF系统中的作用
• 4.3 单片机硬件电路设计
• 4.3.1 单片机时钟连接电路设计
• 4.3.2 单片机与仿真器接口电路设计
• 4.3.3 单片机外接存储器电路设计
• 4.3.4 电压周期检测电路设计
• 4.3.5 电流绝对值转换电路设计
• 4.4 单片机软件程序设计
• 4.5 单片机程序调试及其烧写
• 4.6 小结
• 第五章 DSP在并联型APF中的硬件设计和编程
• 5.1 DSP功能介绍
• 5.2 DSP的硬件电路设计
• 5.2.1 时钟发生电路设计
• 5.2.2 DSP与仿真器接口电路设计
• 5.2.3 DSP与双口RAM连接电路设计
• 5.2.4 DSP程序存储空间扩展电路设计
• 5.3 DSP软件编程
• 5.4 DSP程序调试及烧写
• 5.4.1 程序开发及调试
• 5.4.2 DSP程序烧写
• 5.4.3 FLASH程序并行自举引导
• 5.5 小结
• 第六章 APF主电路参数设计及实验分析
• 6.1 直流侧参考电压计算
• 6.2 直流侧电容器容量计算
• 6.3 主电路电感参数估算
• 6.4 实验分析
• 6.5 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录
• 致谢