基于ip-iq谐波检测法的并联型有源电力滤波器的研究

论文摘要

随着电力电子技术的发展,各种电力电子装置在电力系统中的应用越来越广泛,由此带来的谐波问题也日益严重,对电力系统安全、稳定、经济运行带来了极大的威胁。电力电子装置所引起的谐波电流对电力系统的危害引起了人们越来越多的重视,用有源电力滤波器抑制谐波已经成为电力电子技术中的一个重大研究课题。本文首先介绍了有源电力滤波器的国内外研究现状,详细阐述了并联型有源电力滤波器的工作原理,并对现有谐波检测方法、控制技术进行了深入的分析。确定了基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法作为本文的谐波电流检测方法。同时针对滞环比较控制中滞环宽度固定的缺点,提出了一种开关频率受限的定时控制的瞬时值比较方法,经分析可知该方法可以避免器件开关频率过高的情况发生。其次,为了验证检测和控制方法的正确性,利用Matlab/Simulink提供的电力系统仿真工具箱对并联型有源电力滤波器进行了建模和仿真研究。在仿真的基础上完成了以TMS320F2812为控制核心的并联型有源电力滤波器装置的硬件及软件设计,并对系统的软硬件各部分的结构和功能分别作了详细的阐述,最后,在实验室环境下进行了谐波电流检测部分的实验研究。仿真结果表明,所提出的定时控制的瞬时值比较方法对于三相对称负载和三相不对称负载所产生的谐波电流都起到了较好的补偿作用,具有较好的动态补偿特性。实验结果验证了基于DSP的谐波电流检测系统的硬件和软件设计合理有效,它可以实现对谐波电流实时准确的检测,为有源电力滤波器的实际工程应用提供了理论依据和实验依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源、研究目的及意义
• 1.2 有源电力滤波器的分类
• 1.2.1 按主电路结构分类
• 1.2.2 按接入电网方式分类
• 1.2.3 按供电系统方式分类
• 1.3 有源电力滤波器的国内外研究现状
• 1.3.1 谐波信号检测方法研究现状
• 1.3.2 电流控制方法研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 并联型有源电力滤波器的理论基础
• 2.1 并联型有源电力滤波器的工作原理
• 2.2 并联型有源电力滤波器的谐波电流检测
• 2.2.1 瞬时无功功率理论
• p-i_q 谐波检测法'>2.2.2 基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q谐波检测法
• 2.3 并联型有源电力滤波器的PWM 控制策略
• 2.4 直流侧稳压控制
• 2.5 本章小结
• 第3章 并联型有源电力滤波器仿真研究
• 3.1 仿真模型的建立
• 3.1.1 谐波电流检测模块
• 3.1.2 数字低通滤波器的选择
• 3.1.3 主电路仿真模型的建立
• 3.1.4 定时控制模型
• 3.2 仿真结果及分析
• 3.2.1 非线性负载三相对称时电网电流仿真波形及分析
• 3.2.2 非线性负载三相不对称时电网电流仿真波形及分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 并联型有源电力滤波器的硬件设计
• 4.1 系统硬件电路总体框图
• 4.2 主电路的设计
• 4.2.1 主电路功率器件的选取
• 4.2.2 交流侧电感值的确定
• 4.2.3 直流侧电容容量的确定
• 4.3 控制系统的设计
• 4.3.1 控制系统结构
• 4.3.2 数字控制电路的设计
• 4.3.3 信号采集电路板的设计
• 4.4 PWM 隔离驱动电路
• 4.5 IPM 接口电路设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 并联型有源电力滤波器的实验研究
• 5.1 软件系统开发工作环境
• 5.2 系统软件设计
• 5.2.1 主程序
• 5.2.2 A/D 采样的处理及谐波计算
• 5.2.3 PWM 信号的生成
• 5.3 谐波电流检测实验
• 5.3.1 实验系统的设计及组成
• 5.3.2 实验条件
• 5.3.3 实验结果及分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢