长钢四区供电系统谐波治理研究

论文题目: 长钢四区供电系统谐波治理研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电气工程

作者: 黄慧群

导师: 吕厚余,刘鹰

关键词: 谐波补偿,有源电力滤波器,数字信号处理器

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 电弧炉、轧制机械、大功率整流设备等非线性谐波源负载产生大量的高次谐波，不仅造成电网严重的谐波污染，而且也威胁负载及供电系统的安全运行，谐波补偿的研究也越来越受到大家的重视。早期谐波补偿采用无源滤波器(LC滤波器)，但由于设计原理及滤波方式本身固有的缺陷，不能达到完善、随机治理的目的，有源滤波器可以克服无源滤波的不足但其容量不大。随着大功率电力电子器件的出现，有源电力滤波器的实现成为可能。对系统电流进行检测求出补偿信号是实现有源电力滤波的必备条件。本文在充分分析比较了各种有源电力滤波器与LC滤波器混合使用方式的基础上，选择并联型有源电力滤波器与LC滤波器混合使用方式。并采用数字信号处理器(DSP)实现从采集的电源信号中分析出谐波补偿信号，并将此信号转换成模拟信号输出，作为有源电力滤波器的控制信号，使有源电力滤波成为可能。 谐波补偿信号的硬件电路主要采用DSP器件TMS320C5410，模拟接口电路TLC320AD50C以及信号调整电路组成。算法实现为根据傅立叶三角级数求出总信号与基波及直流分量的差值作为补偿信号。TMS320C5410内部所集成的模拟锁相环能减少交流电频率变化对测量精度的影响，使输入信号在较宽频率范围内变化时对测量精度影响很小；TLC320AD50C内部集成有16位ADC及DAC通道，该器件同时还在DAC之前有一个内插滤波器可以保证输出信号平滑，而在ADC的后面有一个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比。对50Hz的工频信号在一个周期(20ms)内采样64点，当TMS320C5410用锁相环倍频为100MHz时，CCS(DSP集成开发环境)采用傅立叶三角级数计算求出补偿信号的大致指令周期数为875500，时间为8.8ms，完全满足在一个工频周期(50Hz)内完成补偿信号的实现。在研制的过程中，采用CCS对算法程序进行开发、调试、下载，并分别在计算机和实验板开发系统进行仿真及实际运行。完成了对实际波形补偿信号的实现，波形测试验证了研究结果的正确性。该结果满足电力系统谐波补偿的时间和精度的要求，能够用前一个周期的谐波补偿信号在隔一周期进行补偿，可用于对供电系统进行比较完善的谐波补偿。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 问题的提出及研究的意义

1.1.1 问题的提出

1.1.2 谐波的危害

1.1.3 谐波及其治理研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 检测方法研究的现状

1.2.2 治理方法研究的现状

1.3 长钢四区供电系统的现状

1.3.1 长钢四区供电系统的组成及谐波的产生原因

1.3.2 长钢四区供电系统现有治理装置配置

1.4 本文的主要工作

1.5 本文的篇章结构

2 长钢四区供电系统分析与方案选择

2.1 长钢四区供电系统的情况介绍

2.1.1 长钢四区供电系统的组成及谐波的产生原因

2.1.2 长钢四区供电系统现有治理装置补偿原理及组成

2.1.3 长钢四区供电系统的现状小结

2.2 方案选择

2.2.1 电力滤波方式选择

2.2.2 检测方式选择

2.2.3 算法及补偿信号的实现

2.2.4 数字信号处理系统

3 电力系统谐波检测及治理相关基础理论

3.1 谐波的产生

3.2 谐波分析方法

3.2.1 傅立叶级数

3.2.2 傅立叶变换

3.2.3 离散傅立叶变换

3.2.4 快速傅立叶变换

3.2.5 离散傅立叶反变换

3.3 谐波的抑制技术

3.3.1 主动型谐波抑制方法

3.3.2 被动型谐波抑制方法

3.4 有源电力滤波器的工作原理、结构和特性

3.4.1 有源电力滤波器的工作原理

3.4.2 有源电力滤波器的主电路结构

3.4.3 有源电力滤波器的特性

3.4.4 长钢四区供电系统综合治理方式小结

4 数字信号处理技术

4.1 数字信号处理芯片

4.1.1 数字信号处理芯片的发展

4.1.2 数字信号处理芯片的分类

4.1.3 数字信号处理芯片的应用

4.2 数字信号处理系统的特点

4.3 TMS320C5410芯片

4.3.1 TMS320C5410的基本特征

4.3.2 总线结构

4.3.3 内部寄存器

4.3.4 CPU内核

4.3.5 存储器

4.3.6 片内外设

4.4 数字信号处理器件的仿真开发技术

5 基于数字信号处理的补偿信号实现的仿真及实验

5.1 硬件电路的设计

5.1.1 霍尔电流传感器

5.1.2 模拟接口电路

5.1.3 信号调理电路

5.1.4 TMS320C5410芯片与TLC320AD50C的接口

5.1.5 复位电路

5.1.6 只读存储器

5.1.7 时钟电路

5.1.8 电源电路

5.1.9 JTAG接口电路

5.2 采样频率计算

5.3 软件设计

5.3.1 TMS320C5410芯片与TLC320AD50C间的串口通信

5.3.2 初始化设置及串口测试

5.3.3 傅立叶级数算法及程序

5.4 仿真、实验及结果分析

5.4.1 输入方波信号时的补偿信号

5.4.2 输入三角波信号时的补偿信号

5.4.3 模拟长钢四区实际负载的主电路仿真

6 结论及展望

致谢

参考文献

附录

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2006-12-06

参考文献

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