基于电压检测型级联H桥有源滤波器的研究

论文摘要

近年来,随着大量非线性负荷在工业现场的应用,电网中出现了大量的谐波,配电网中的谐波扩散问题也随之越来越严重,由于有源滤波器作为新型可应用的重要的抑制谐波手段,如何更加合理有效地利用它来对谐波进行抑制是界内重要研究方向之一,本文研究的对象是一种基于电压检测型级联H桥有源滤波器,内容包含这种有源滤波器的相关原理分析,配置方案的确定以及级联H桥直流侧电压问题的解决,软硬件开发。为了更好地抑制谐波扩散现象,学者们提出了这种新型的基于电压检测型并联有源滤波器,这种有源滤波器对于各次谐波的作用等效于并联电阻。为了更好地对谐波扩散现象进行分析,本文声明了一个名叫谐波等效负荷参数的变量,用来描述谐波电压分布和谐波等效负荷之间的关系,并在此基础上更加明确了谐波在电网上的传输规律以及电压检测型有源滤波器能对谐波扩散进行抑制作用的原因,并提出了这种有源滤波器在电网中的一种配置方案来抑制谐波的扩散现象。大功率电力电子开关器件和高速控制芯片的发展为高功率大容量的有源滤波器的进一步深入研究提供了条件,应用级联H桥有源滤波器就是其中重要的方法之一。级联H桥有源滤波器是由多个低压模块单元组成,每一个单元都是一个带有独立的直流侧电容的单相全桥变换器。级联H桥有源滤波器具有很多优点,例如简单的易于模块化的拓扑结构,仅通过电容支撑的灵活的直流侧电压的实现。但是级联H桥有源滤波器的主要缺点也正是由于大量的隔离的直流侧电容的存在而引起的装置的不稳定。本文针对直流侧电压波动的降低和直流侧电压之间的平衡控制提出了一些方法,并用仿真结果证明了方法的正确性。对于级联H桥有源滤波器,载波相移脉宽（Carrier Phase Shift PWM CPS-PWM）调制技术是非常优秀的实用的调制策略,因为它能协调有源滤波器存在的功率等级的提高和开关频率的提高之间的矛盾。本文在DSP-LF2407的开发环境下,针对级联H桥有源滤波器的载波相移控制调制方法设计了单相五电平级联H桥有源滤波器实验装置

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 谐波治理的综述
• 1.2.1 谐波分析方法的综述
• 1.2.2 谐波抑制方法的综述
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 谐波扩散和基于电压检测型有源电力滤波器的研究
• 2.1 引言
• 2.2 谐波扩散的基本原理和简化分析模型的建立
• 2.3 谐波传输规律
• 2.4 电压检测型有源滤波器及其配置
• 2.5 谐波扩散的仿真和结果
• 2.6 可供电压检测型有源滤波器继续研究的控制方法建议
• 2.7 本章小结
• 第3章 级联H 桥有源滤波器的直流侧电压控制
• 3.1 直流侧电压的波动分析和改善
• 3.1.1 级联H 桥直流侧电容电压波动分析
• 3.1.2 级联H 桥直流侧电容电压波动的改善
• 3.1.3 仿真模型和结果
• 3.2 直流侧电压的平衡控制
• 3.2.1 级联H 桥有源滤波器的功率平衡分析
• 3.2.2 直流侧电压平衡控制算法
• 3.2.3 仿真模型和结果
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于DSP 控制的级联H 桥有源滤波器设计
• 4.1 TMS320LF2407 简介
• 4.2 级联H 桥有源滤波器硬件设计
• 4.2.1 主电路参数设计
• 4.2.2 检测和驱动电路的设计
• 4.3 级联H 桥有源滤波器的软件设计
• 4.3.1 载波移相脉宽调制技术
• 4.3.2 带死区的载波移相脉宽调制技术实现
• 4.4 级联H 桥有源滤波器的实验和结果
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢