并联型有源滤波器直流侧电压控制

论文摘要

随着现代工业的发展,特别是电力电子装置的广泛应用,电力系统中的非线性负荷大量增加,电网污染越来越严重,电能质量严重下降。利用有源电力滤波器进行电力系统谐波抑制和无功补偿是治理电网谐波污染的一个有效手段。与传统的无源LC滤波器相比较,有源滤波器具有响应快、补偿效果好和能够实现动态补偿等优点,因此成为人们研究的热点。本课题主要研究并联有源电力滤波器的直流侧电压对系统性能的影响,并设计了直流侧电压无差拍控制器。本文首先叙述了电力系统谐波的危害,以及谐波抑制和无功补偿技术的发展现状;介绍了有源电力滤波器的基本原理、分类、结构,其中着重分析了并联型有源电力滤波器的结构和原理。影响有源电力滤波器性能的两个关键环节是无功谐波电流检测环节和电流跟踪控制环节。本文先对三相三线系统下的瞬时无功功率理论和谐波电流的实时检测方法进行了研究,并分析比较p-q法与ip-iq法的优缺点;然后对周期采样、三角波载波、滞环比较和无差拍控制等电流控制方法进行详细分析和讨论,最后采用了一种原理简单、鲁棒性强的滑模变结构电流控制方法,并对其滤波效果作了仿真分析。本文重点讨论了直流侧与交流侧的能量交换、直流侧电压对交流侧补偿性能的影响以及直流侧电容电压传统控制方式的优缺点。然后从能量的角度出发,分析了影响直流侧电压稳定的因素,并建立了数学模型。并根据此模型提出了一种基于自适应预测的无差拍控制方法。文中介绍了无差拍控制及自适应预测的基本概念、基本原理,并对控制的实现过程作了具体的讨论分析。然后利用MATLAB/SIMULINK工具对此方法的电压控制效果作了仿真分析。最后,本文基于前面介绍的控制方法,给出了采用TMS320F2812和AT89S51双CPU控制系统的三相三线制并联型有源滤波器的硬件电路设计和软件电路设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 谐波的危害及其治理
• 1.1.1 谐波的定义
• 1.1.2 谐波的危害
• 1.1.3 谐波治理
• 1.2 有源电力滤波器概述
• 1.2.1 有源电力滤波器的基本原理
• 1.2.2 有源电力滤波器的分类
• 1.2.3 有源滤波器的关键技术
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 有源电力滤波器电流检测及控制
• 2.1 谐波及无功电流检测
• 2.1.1 三相电路瞬时无功功率理论
• 2.1.2 三相系统中基于瞬时无功功率理论的检测方法
• 2.2 有源滤波器电流跟踪控制
• 2.2.1 常用控制策略
• 2.2.2 有源电力滤波器滑模变结构控制
• 2.3 谐波电流检测与跟踪控制的仿真分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 有源滤波器直流侧电压控制
• 3.1 有源滤波器直流侧同交流侧之间的能量交换
• 3.2 有源滤波器直流侧电压波动分析
• 3.2.1 谐波电流的影响
• 3.2.2 有功能量波动的影响
• 3.2.3 有源滤波器直流侧电压控制模型建立
• 3.3 基于自适应预测的无差拍控制
• 3.3.1 无差拍控制
• 3.3.2 基于FIR的自适应预测算法
• 3.4 直流侧电压控制仿真分析
• 3.4.1 直流侧电压稳定性控制
• 3.4.2 有源滤波器投入过程直流侧电压控制
• 3.5 本章小结
• 第四章 并联型三相三线制系统APF控制系统设计
• 4.1 TMS320F2812和AT89S51双OPU控制系统
• 4.1.1 TMS320F2812和外围接口设计
• 4.1.2 AT89S51和外围接口设计
• 4.1.3 TMS320F2812与AT89S51的通讯设计
• 4.2 控制系统外围电路模块设计
• 4.2.1 数据采集模块设计
• 4.2.2 信号调理电路
• 4.2.3 IGBT驱动模块选型
• 4.2.4 保护模块的设计
• 4.3 软件设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 后续工作与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 学位论文评阅及答辩情况表