并联型电力有源滤波器的谐波检算及控制策略研究

摘要

随着电力电子技术的发展以及各种用电设备对电能质量要求的不断提高，谐波抑制和无功补偿问题越来越得到人们的重视。有源电力滤波器作为动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，对比其他无源滤波等装置有不可比拟的优势。本文对有源电力滤波器种类及拓扑结构进行比较，选择电压并联型有源电力滤波器作为研究对象。提出了一套有源滤波器的设计方案，重点研究了谐波电流检算方法和电压电流双闭环的控制策略。 本文研究了基于瞬时无功理论的两种谐波电流检算方法pq法和ip-iq法以及由此衍生出来的旋转坐标电流矢量法。分别对三种方法做数学推导和仿真分析，并对网侧电压畸变等不同情况下三种方法的谐波电流检算效果进行了对比分析。设计30阶无限长数字滤波器，在采样频率为5KHZ时的响应时间为6mS。讨论了两种电流跟踪控制方法，三角波比较法和滞环比较法，并根据IGBT开关频率要求提出定频滞环比较法，就三角波与定频滞环两种控制方式仿真比较其对补偿效果的影响。研究ip-iq法和dq0法在直流电压控制上的实现方法。 本文设计了基于DSP：TMS320F2812的数字化控制系统，并采用C语言编写的算法控制软件。搭建了整套APF实验平台，完成了系统主电路和控制电路的设计与调试，在三相不控整流负载下实验，完成APF的基本功能。仿真和实验结果验证了谐波检算方法和控制方法的有效性。

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致谢

1引言

1.1谐波抑制和无功补偿的意义

1.1.1谐波抑制的意义

1.1.2无功补偿的意义

1.2谐波和无功的补偿方法

1.3有源电力滤波器的原理、分类和发展

1.3.1有源电力滤波器的工作原理

1.3.2有源电力滤波器的分类

1.3.3有源电力滤波器发展趋势

2并联型有源电力滤波器设计

2.1谐波电流检算电路

2.1.1坐标变换及瞬时无功理论

2.1.2p-q法

2.1.3ip-iq法

2.1.4dq0法

2.1.5检算方法对比分析

2.2数字滤波器设计

2.2.1用Matlab设计有限长单位冲击响应滤波器

2.2.2滤波器性能分析

2.3电流闭环控制

2.3.1三角波比较方式

2.3.2滞环控制方式

2.3.3无差拍定频比较控制

2.3.4仿真分析和比较

2.4电压闭环控制

2.4.1ip-iq方式直流侧电压控制

2.4.2dq0方式直流侧电压控制

3并联有源电力滤波器控制系统硬件电路设计

3.1控制系统总体构成

3.2TMS320F2812控制板介绍

3.2.1电源电路

3.2.2复位电路

3.2.3时钟电路

3.2.4引导和工作模式选择

3.3测量电路及调理电路

3.3.1交流侧电压检测电路

3.3.2交流侧电流检测电路

3.3.3直流侧电压检测电路

3.3.4电网电压过零检测电路

3.4IGBT主电路

3.4.1IGBT驱动电路

3.4.2接口电路

4三相并联型有源电力滤波器控制系统软件设计

4.1主程序模块

4.2中断服务子程序程序模块

4.2.1捕获中断

4.2.2功率驱动保护中断服务程序

4.2.3T1定时器中断服务程序

5实验系统构成与方案验证

5.1带有谐波的负载侧电路

5.2检测和调理电路模块

5.3控制电路模块

5.4主电路模块

5.5控制板补偿结果

6结论

参考文献

作者简历