基于DSP的谐波抑制和无功补偿装置的研究和设计

摘要

当今港口电力系统中，随着以电力电子装置为代表的各种非线性元件的大量使用，电网中的谐波和无功功率污染问题日益严重，不仅降低了电能质量，还威胁着电力系统的稳定、安全运行，严重时会损坏设备，甚至造成电力系统事故，所以谐波抑制和无功补偿技术日益引起人们的关注，传统补偿技术由于主控制器运算能力的限制，难以对实时信号进行有效分析，影响了补偿效果。自20世纪80年代初DSP芯片诞生以来，其性能和开发手段不断提高，DSP芯片已在通信、信号与信息处理、自动控制等领域得到了广泛的应用，完全可以满足电力系统信号处理的要求。 文章针对港口电力系统中谐波抑制和无功补偿装置发展的现状，通过分析谐波抑制和无功补偿的原理，结合国内外的研究成果，比较了目前几种流行的补偿方式，根据实用性和经济性的原则，提出了一种基于TI(德州仪器)公司的TMS320LF2407A芯片为主控制器构成的滤波无功补偿装置，对电网中的谐波和无功状况进行实时监控。 为了对电网进行有效的实时监控，该装置利用MAX293芯片对变压器二次侧的输入信号进行抗混叠滤波，再由MAX125芯片和CD4046芯片共同完成信号的锁相和同步采样工作，得到电压、电流的瞬时值。通过DSP芯片进行快速傅立叶变换(FFT)运算和处理，实现对三相电压、电流的有效值、32次以内谐波含量、功率因数等参数的实时、准确测量，根据测量信号同预先设定的投切判据进行比较，实时触发晶闸管电路。从而实现滤波无功补偿器的快速、无弧、无冲击投切，以达到谐波抑制和无功补偿的目的，在理论研究的基础上，应用MATLAB仿真软件，对装置的投切补偿效果进行了模拟，实验结果表明该装置可以有效的对系统谐波进行抑制，无功进行补偿。所以它将适用于各类中低压配电网络，起到降低线路损耗，提高电网运行质量和稳定性的作用。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

第2章 数字信号处理的理论基础

第3章 装置的整体设计

第4章 装置补偿性能仿真实验

第5章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

附录1 实现FFT的部分程序代码

附录2 日历时钟芯片部分程序代码