复合型有源电力滤波器的全数字化研究

摘要

随着作为电网非线性和时变性负荷的电力电子装置的大规模应用,其产生的谐波对电网的污染也愈来愈严重,有源电力滤波器作为一种非常有效的谐波抑制装置,得到了非常广泛的研究和应用。
　　本文在总结前人对有源电力滤波器技术的研究基础上,归纳了有源电力滤波器的研究现状和技术关键,提出了一种新型的并联有源滤波思路,即采用复合型有源电力滤波器。该有源电力滤波器与谐波源并联,检测有源电力滤波器接入电网节点的基波电压分量和电网电流的谐波分量,两电量分别经过一定放大倍数相加后的值作为复合指令电压,控制逆变器的输出电压跟随该指令电压,滤除高频纹波后接入电网。当指令电压满足一定条件时,有源电力滤波器对谐波呈现近似为零的低阻抗,疏导谐波流入;对基波呈现连续可调的电抗,补偿无功。
　　复合型有源电力滤波器的控制系统由电网谐波电流分量和有源电力滤波器接入电网点电压的基波分量检测环节、直流母线电压控制环节、复合指令电压合成环节、PWM控制环节和驱动电路组成。本文详细分析讨论了各环节的实现方法,并在PSIM软件中搭建相应的模型对控制算法和主电路部分参数进行了仿真验证,证明了该复合控制算法的合理性。
　　为了将本文的控制算法应用于实际,设计了基于DSP芯片TMS320F2812的数字控制系统实验样机,在CCS3.3软件平台上完成了控制部分软件的编写和调试,并进行了整个系统的谐波补偿实验。实验结果验证了该复合型有源电力滤波器的可行性。

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1 绪 论

1.1 课题背景

1.2 谐波的危害及标准

1.3 谐波抑制方法

1.4 有源电力滤波器的研究状况及关键技术

1.5 本文的主要研究内容

2 复合型有源电力滤波器的原理分析

2.1 复合型有源电力滤波器的结构

2.2 复合型有源电力滤波器的补偿原理

2.3 基于PSIM仿真软件的原理性仿真验证

2.4 本章小结

3 复合型有源电力滤波器控制系统分析

3.1 控制系统的构成及实现

3.2 控制系统建模与稳定性分析

3.3 系统仿真分析

3.4 本章小结

4 复合型有源电力滤波器的样机设计

4.1 主电路部分的设计

4.2 控制部分的设计

4.3 本章小结

5 复合型有源电力滤波器的实验研究

5.1 APF稳态时的实验研究

5.2 APF动态过程实验研究

5.3 本章小结

6 全文总结

致谢

参考文献