基于改進(jìn)型UPF和SVPWM控制技術(shù)的有源電力濾波器研究.pdf

1、本課題是教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目“電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)的研究”(20101402120004)的重要組成部分。由于電力電子技術(shù)的發(fā)展及電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，大量的諧波電流注入電網(wǎng)，諧波電流會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓發(fā)生畸變，使得電能質(zhì)量下降，因此諧波抑制已成為電能質(zhì)量治理的重要組成部分。傳統(tǒng)的諧波抑制方法是使用無源電力濾波器，其只能濾除特定的某一次或兩次諧波，受系統(tǒng)阻抗的影響比較大。針對(duì)無源電力濾波器的這些缺點(diǎn)，近年來人們?cè)絹碓蕉嗟陌蜒芯恐攸c(diǎn)轉(zhuǎn)向了有

2、源電力濾波器APF(Active Power Filter)。
　　 本課題以三相并聯(lián)型有源電力濾波器為研究對(duì)象，在分析了其基本原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套基于DSP的三相并聯(lián)型有源電力濾波器實(shí)驗(yàn)裝置，最終得到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 介紹了有源電力濾波器的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀，對(duì)有源電力濾波器進(jìn)行了分類，分析了三相并聯(lián)型有源電力濾波器的基本原理，確立了基于改進(jìn)型單位功率因數(shù)UPF(Unity Po

3、wer Factor)諧波檢測(cè)算法和空間電壓矢量SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)電流跟蹤控制技術(shù)的控制策略。
　　 實(shí)時(shí)精確的諧波檢測(cè)算法是有源電力濾波器的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文所采用的UPF諧波檢測(cè)算法無需進(jìn)行坐標(biāo)變換，算法簡(jiǎn)單，同時(shí)為了抑制電壓畸變的影響，引入了鎖相環(huán)，對(duì)UPF諧波檢測(cè)算法進(jìn)行了改進(jìn)。
　　 建立了APF主電路的數(shù)學(xué)模型，研究了基于空間電壓矢量(SVPW

4、M)的電流跟蹤控制方法，得到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。對(duì)于直流側(cè)電壓的穩(wěn)定控制，從直流側(cè)電容和電網(wǎng)間能量交換的角度分析了其控制的基本原理。
　　 研究了有源電力濾波器主電路中主要參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，包括直流側(cè)電容值和電壓值的確定，交流側(cè)電感值的確定等。在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了有源電力濾波器的系統(tǒng)仿真模型，通過仿真驗(yàn)證了本文所使用的控制方法及參數(shù)設(shè)計(jì)的可行性和正確性。
　　 設(shè)計(jì)了三相并聯(lián)型有源電力濾波器的硬件實(shí)驗(yàn)

5、電路，主要由控制電路和主電路兩大部分組成，控制電路以高速DSP芯片TMS320F2812為核心，設(shè)計(jì)了DSP最小系統(tǒng)及外圍的信號(hào)采樣調(diào)理電路、鎖相倍頻電路及鍵盤顯示電路等。主電路以智能功率模塊IPM(PM25CLA120)為核心，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路、功率驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路、直流側(cè)電壓過壓欠壓保護(hù)電路及直流側(cè)電容的限流啟動(dòng)保護(hù)電路。設(shè)計(jì)了一套基于ip-iq算法的硬件諧波檢測(cè)系統(tǒng)電路，包括與電網(wǎng)電壓同步的單位正余弦波發(fā)生電路設(shè)計(jì)，模擬乘法器電路

6、設(shè)計(jì)，加減運(yùn)算電路及低通濾波器的設(shè)計(jì)等。
　　 在CCS3.1平臺(tái)上編寫了APF軟件系統(tǒng)，主要由初始化程序，主程序，諧波檢測(cè)與控制程序三部分組成。初始化程序完成程序運(yùn)行前各個(gè)模塊和相應(yīng)寄存器的設(shè)置，主程序主要由鍵盤顯示程序構(gòu)成，控制程序完成諧波檢測(cè)、電流跟蹤控制及一些中斷保護(hù)程序等。
　　 最后對(duì)各部分硬件電路和軟件系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)調(diào)試，并最終得到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，APF實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行以后，電源側(cè)電流的主要次諧