基于ip-iq算法的三相并联型有源电力滤波器的研究

摘要

随着科学技术的飞速发展，电力电子设备在日常生活中的普及程度越来越高。人们在享受电力电子设备带来的方便的同时，也给社会生活带来了一些负面影响:由于电力电子设备是一种非线性负载，使用时会产生谐波，当其接入电力系统中时会导致电能质量下降、电网中损耗增加。在国家提出建设“智能电网”的时代背景下，电力系统以及用电设备对电能质量的要求将会越来越高。而作为影响电能质量的谐波污染也越来越被人们关注。有源电力滤波器以其快速、准确、高效等特点成为在抑制谐波污染、提高电能质量方面的一种重要工具。
　　本文在详细分析有源电力滤波器的研究现状，深入研究了各种谐波电流检测法和谐波电流控制策略后，鉴于ip-iq谐波电流检测法实时性好，计算快速、准确等特点以及三角波比较法动态响应好，电路实现简单等特点，设计了基于ip-iq算法的三相并联型有源电力滤波器，并对设计方案中的参数进行理论分析计算。为了验证设计方案的正确性，利用PSCAD/EMTDC仿真软件强大的仿真功能对所设计的三相并联型有源电力滤波器进行仿真。通过仿真确定低通滤波器的截止频率以及进一步研究主电路交流侧电感对补偿效果的影响。在对设计参数确定后，针对不同工况下对仿真模型进行仿真。在仿真中获得有效数据后，通过对硬件电路的实现、软件程序的编写和DSP外围电路的设计，构建实验平台。
　　通过仿真和实验结果表明，基于ip-iq三相并联型有源电力滤波器能准确、快速地对谐波电流进行检测，并且能有效地对谐波进行补偿，补偿后电网电流谐波含量明显下降。仿真和实验结果说明设计方案补偿性能良好，达到了预期效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景、研究目的及意义

1．2 有源电力滤波器的研究及应用现状

1．3 有源电力滤波器的分类

1．4 有源电力滤波器的发展趋势

1．5 本文主要研究内容

第2章 三相并联型有源电力滤波器的整体设计

2．1 谐波检测方法

2．1．1 瞬时无功功率理论

2．1．2 p-q谐波检测法

2．1．3 ip-iq谐波检测法

2．2 谐波电流控制策略

2．3 有源电力滤波器参数设计

2．3．1 有源电力滤波器的容量

2．3．2 主电路电力电子器件的选择

2．3．3 主电路直流侧电容电压及容量选取

2．3．4 主电路交流侧电感选取

2．3．5 低通滤波器的选择

2．4 本章小结

第3章 三相并联型有源电力滤波器的仿真研究

3．1 PSCAD／EMTDC仿真模型建立

3．1．1 谐波电流检测模块

3．1．2 低通滤波器截止频率选择

3．1．3 主电路交流侧电感对补偿效果影响的仿真研究

3．2 仿真结果及其分析

3．2．1 稳态情况下仿真结果及分析

3．2．2 动态情况下仿真结果及分析

3．3 本章小结

第4章 三相并联型有源电力滤波器实验研究

4．1 硬件电路设计及实验

4．1．1 主电路

4．1．2 主控制芯片

4．1．3 电流采样及调理电路

4．1．4 同步信号及锁相环电路

4．1．5 PWM电路

4．1．6 死区电路

4．1．7 驱动电路

4．1．8 D／A芯片与DSP接口

4．2 软件设计

4．2．1 主程序

4．2．2 A／D采样处理及谐波计算

4．3 实验结果及分析

4．4 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