动均值滤波算法在有源电力滤波器中的应用研究

摘要

近年来,随着非线性电力电子产品的广泛应用,电力系统的谐波问题越来越受到社会的关注。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)作为一种新型谐波补偿装置,是目前最具发展潜力的谐波抑制工具。本文针对三相三线制系统,选定单独使用的并联型有源电力滤波器进行研究。
　　介绍常见的谐波电流检测法,重点分析了基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测法。由于并联型APF要求补偿电流能实时跟踪指令信号的变化。补偿电流控制方式采用跟踪型PWM控制方法。
　　由于低通滤波效果的优劣直接决定着ip-iq谐波电流检测的效果。而传统的巴特沃斯低通滤波器无法同时兼顾动、静特性。滑动均值滤波算法是一种能兼顾动态响应速度和稳态滤波精度且易于软件实现的新算法。将滑动均值滤波算法应用于ip-iq谐波电流检测法中的低通滤波器,代替传统的巴特沃斯滤波器,并进行MAT LAB仿真效果对比。
　　对三相三线制APF在MATLAB的Simulink中进行仿真建模。在保证仿真参数一致的情况下,对采用滞环控制的APF和三角载波控制的APF,从变流器的开关频率和滤波后总谐波含有率两方面进行仿真对比。最终选择滞环比较控制方式。接着采用带滑动均值滤波算法的ip-iq谐波电流检测法和滞环比较控制方式进行4组两两对比仿真。研究直流侧电压对滤波效果的影响。每组对比实验在保证交流侧、负载、滞环环宽参数相同的情况下进行的。
　　在此基础上,采用先进的数字信号处理器DSP(TMS320F2812),开发了一套适用于三相三线制的低压并联型APF补偿装置。软件开发平台采用CCS3.3,依照控制系统各部分的具体功能将软件模块化。通过实验,从实际角度验证了本文改进的谐波检测算法、仿真中直流侧电压对滤波效果影响的正确性。

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1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 有源电力滤波器的发展史

1.3有源电力滤波器的基本原理

1.4有源电力滤波器的类别

1.5 有源电力滤波器主电路形式

1.6本文主要内容

2 有源电力滤波器的谐波电流检测和控制方法研究

2.1 基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测

2.2 有源电力滤波器补偿电流的跟踪控制方法

2.3 直流侧电压控制

2.4 本章小结

3 滑动均值滤波算法在谐波电流检测方法中的应用

3.1低通滤波器的选择

3.2滑动均值滤波算法

3.3应用滑动均值和巴特沃斯的谐波电流检测方法的仿真对比

3.4 本章小结

4 并联型APF仿真及结果研究

4.1 APF的MATLAB仿真模型搭建

4.2 不同控制方法的仿真结果

4.3 采用滞环控制方式的仿真结果

4.4 本章小结

5 基于DSP并联型APF硬件和软件系统设计

5.1 硬件整体设计概述

5.2 系统主回路的参数设计

5.3 控制电路的设计

5.4主回路的外围电路设计

5.5 系统的软件设计

5.6 系统的子程序设计

5.7 本章小结

6 实验结果分析

6.1 实验系统参数概况

6.2 实验结果的分析

6.3 本章小结

7 结论和展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献