基于DSP的有源电力滤波器的控制系统研究

论文摘要

随着电力电子装置的广泛应用,电力系统的谐波问题日益严重。电能质量的综合治理已经成为现代电力发展的趋势。传统的谐波抑制方法已无法满足现代电力系统的需求。有源电力滤波器（Active Power Filter, APF）作为一种新型的补偿装置,以其对系统参数变化的自适应能力和较快的反应速度被认为是目前最具发展潜力的谐波抑制方法,所以得到了快速的发展。本文首先介绍了有源滤波器的原理及结构。并提出了一种基于DSP控制的并联电压型有源电力滤波器的设计方案,重点讨论了系统控制策略和控制系统硬件设计方面的问题。本文介绍的重点是谐波电流检测方法和补偿电流的控制策略。谐·波电流检测方法采用基于ip-iq检测方法,分析了APF的原理和拓扑结构,选用了一种改进的无差拍控制策略,通过MATLAB仿真软件进行了仿真,验证了本文算法的正确性和可行性。本文在设计中以数字信号处理芯片TMS320F2812为核心控制芯片、以智能功率模块PM15RSH120 IPM为主电路开关控制器件设计了一台并联型小容量有源电力滤波器实验系统,详细讨论了滤波器的主电路和控制电路设计过程,其中包括信号采集和调理回路,直流侧稳压电容、交流侧滤波电感的选择,直流电压传感器,主电路外围保护电路的设计以及控制算法的实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 谐波问题及其研究现状
• 1.2 谐波的抑制措施
• 1.2.1 主动谐波治理的相关措施
• 1.2.2 被动治理谐波的相关措施
• 1.3 有源电力滤波器的发展历程
• 1.4 APF控制器的特点简介
• 1.5 本文主要工作
• 第2章 有源电力滤波器的基本原理和分类
• 2.1 有源电力滤波器的基本原理
• 2.2 有源电力滤波器的分类
• 2.3 常用类型有源电力滤波器的原理和补偿特性
• 2.3.1 单独使用的并联型APF
• 2.3.2 单独使用的串联型APF
• 2.4 谐波信号的检测方法
• 2.5 电流的补偿方法
• 2.6 小结
• 第3章 有源电力滤波器的主电路设计
• 3.1 功率器件的选择
• 3.1.1 IPM智能功率模块
• 3.1.2 IPM的光耦驱动电路
• 3.1.3 IPM的保护电路
• 3.2 直流侧电压值的确定
• 3.3 直流侧电容容量的计算
• 3.4 交流侧电感的参数选择
• 3.5 小结
• 第4章 基于DSP2812的控制电路的设计
• 4.1 DSP2812简单介绍
• 4.2 CPU主要资源配置
• 4.2.1 ADC模块
• 4.2.2 事件管理器EV
• 4.2.3 中断系统
• 4.3 DSP TMS320F2812的最小系统
• 4.4 基于DSP的控制器的主要环节设计
• 4.4.1 内部锁相环PLL环路滤波电路参数设计
• 4.4.2 信号调理电路设计
• 4.4.3 电源设计
• 4.4.4 DSP的驱动缓冲电路
• 4.4.5 LCD液晶显示单元设计
• 4.4.6 DSP扩展总线接口设计
• 4.5 硬件的制作
• 4.6 小结
• 第5章 控制算法和软件的实现
• 5.1 系统的控制目标
• 5.2 无差拍的控制思想
• 5.3 软件的实现
• 5.3.1 主程序
• 5.3.2 中断子程序
• 5.4 小结
• 第6章 仿真
• 6.1 APF系统装置的仿真模块
• 6.2 APF的主电路仿真模块
• 6.3 APF PWM控制信号发生单元仿真模块
• 6.4 APF系统仿真结果
• 6.5 小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录