基于DSP单相串联混合型有源电力滤波器设计研究

摘要

近年来,由于高科技的发展,新型电力负荷的不断涌现,使得传统的用电负荷结构发生了根本的改变,它们一方面对供电质量造成了严重的污染,另一方面却对电网的供电质量提出了更高的要求;因此,用有源电力滤波抑制技术、提高电能质量,迅速成为当前电力电子领域研究的热点.有源电力滤波器作为一种治理谐波问题的最有效的手段,其应用领域从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展;该文从用户端入手,设计一种能治理用户端非线性负载的谐波污染,并提高用户端电能质量的电力电子装置——单相串联混合型有源电力滤波器,系统的研究了有源电力滤波器的两个关键技术:谐波检测和PWM变流器的控制,提出了HSAPF系统基于DSP的软硬件实现方案.在上述研究的基础上,给出了一种基于DSP的控制系统软硬件设计方案.针对现有单相谐波检测方法中存在的问题,提出一种基于微机实现的、软硬件相结合的单相电路谐波检测方法,并借助MATLAB仿真软件证明了该算法的可行性,分析了数字低通滤波器的类型、截止频率、阶数对谐波检测效果的影响,仿真结果表明该算法能有效保证检测效果的实时性和精确性.在PWM变流器的逆变输出控制上采用跟踪效果好、精度高的滞环比较控制策略;为了保证直流侧电容电压的稳定,建立了直流侧电容充电控制的数学模型,引入PI环节,保证了充放电的可靠性,全部算法的正确性都通过MATLAB的仿真研究得到了证明.该文还给出了控制系统的微处理器单元、数据采集单元、同步采样周期信号发生单元、DAC转换单元的原理及其硬件实现方法;根据控制系统的硬件设计,确定了软件实现方案,给出了主程序及其中断服务程序、谐波分离算法程序的设计流程图.最后对全文工作进行了总结与展望.