并联型有源电力滤波器的研究

论文摘要

随着电网谐波污染问题日益严重和人们对供电可靠性和电能质量的要求越来越高,传统的无源滤波器已不能充分满足电力用户对电能质量的要求,有源电力滤波器(APF)可以克服无源滤波器等传统的谐波抑制方法的缺点,以其卓越的滤波性能受到广泛关注。首先,本文在综合国内外有关文献的基础上,介绍了有源电力滤波器的发展历程、现状和趋势,随后简要介绍了有源电力滤波器的分类及拓扑结构,着重分析并联型有源电力滤波器的基本工作原理及其数学模型。其次,介绍了检测电流的方法,其中详细介绍了两个基于瞬时无功功率理论的谐波及无功电流实时检测方法,并对其做了比较。再次,本文详细分析了并联型有源电力滤波器的控制策略,包括补偿电流跟踪控制和直流侧电压控制。最后确定补偿电流跟踪控制选用三角波比较控制法和滞环控制方法,并采用带电压前馈控制的比例调节闭环控制。对直流侧电压采用PI闭环控制。此外,本文介绍以TMS320LF2407A DSP为控制核心的并联型有源电力滤波器系统,详细介绍了供电电路、通信接口电路等硬件电路,软件部分采用C语言和汇编语言混合编程实现模块化程序的设计,介绍了控制系统各部分的软件设计。最后,本文利用MATLAB搭建了三相并联有源电力滤波器的仿真模型,通过仿真实验,对两种谐波电流检测算法和控制策略进行了实验验证。仿真和试验结果验证了本文提出的并联型有源电力滤波器的谐波检测算法和控制策略的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 有源滤波技术概述
• 1.2.1 谐波研究的意义
• 1.2.2 谐波抑制
• 1.2.3 无功补偿
• 1.3 有源电力滤波器的发展与现状
• 1.3.1 有源电力滤波器的国内外发展历史及研究现状
• 1.3.2 有源电力滤波器的发展趋势
• 1.4 本文所做的主要工作
• 1.5 本章小结
• 第2章 有源电力滤波器的结构及工作原理
• 2.1 有源电力滤波器的特点
• 2.2 有源电力滤波器的分类
• 2.2.1 并联型有源电力滤波器
• 2.2.2 串联型有源电力滤波器
• 2.2.3 有源电力滤波器的主电路形式
• 2.3 并联型有源电力滤波器的工作原理
• 2.4 并联有源电力滤波器的数学模型
• 2.4.1 开关函数描述的数学模型
• 2.4.2 采用占空比描述的VSR数学模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 补偿电流检测算法及有源滤波器的控制策略
• 3.1 检测技术的原理及发展术的原理及发展
• 3.2 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法
• 3.2.1 瞬时无功功率理论的基本原理
• 3.2.2 p-q检测方法
• 3.2.3 ip-iq检测法
• 3.2.4 两种检测方法的比较
• 3.3 本章总结
• 第4章 有源电力滤波器的控制方法
• 4.1 引言
• 4.2 正弦脉宽调制技术
• 4.3 常规控制方法
• 4.3.1 三角波调制方式
• 4.3.2 滞环比较电流控制
• 4.4 空间矢量PWM控制
• 4.5 APF直流侧电压的控制
• 4.5.1 直流侧电容电压的控制
• 4.5.2 直流侧和交流侧能量的交换
• 4.6 本章总结
• 第五章 基于DSP的并联有源电力滤波器硬件设计和实现
• 5.1 TMS320LF2407A DSP芯片介绍
• 5.2 系统硬件电路设计
• 5.2.1 系统硬件电路总体框图
• 5.2.2 DSP芯片及其外围电路的设计
• 5.2.3 信号采集与实现
• 5.3 控制系统软件设计
• 5.4 本章总结
• 第六章 系统仿真实验与结果分析
• 6.1 仿真软件MATLAB的特点
• 6.2 三相并联电压型有源电力滤波器的仿真
• 6.2.1 仿真模型说明及参数确定
• 6.2.2 （非线性负载）的仿真
• 6.2.3 三相并联型有源电力滤波系统仿真模型
• 6.3 有源电力滤波器谐波与无功电流检测方法的仿真
• 6.3.1 基于瞬时无功功率理论的p-q检测法的仿真
• 6.3.2 基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法的仿真
• 6.3.3 两种检测方法的仿真结果
• 6.4 有源电力滤波器补偿电流控制方法的仿真
• 6.4.1 三角波比较控制方式
• 6.4.2 滞环电流控制方法的仿真
• 6.5 对直流侧电压进行控制的有源电力滤波器仿真
• 6.6 本章总结
• 第七章 总结及展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果