基于改進型UPF和SVPWM控制技術的有源電力濾波器研究.pdf

1、本課題是教育部博士點基金項目“電網(wǎng)諧波抑制技術的研究”(20101402120004)的重要組成部分。由于電力電子技術的發(fā)展及電力電子設備的廣泛應用，大量的諧波電流注入電網(wǎng)，諧波電流會導致電力系統(tǒng)電壓發(fā)生畸變，使得電能質量下降，因此諧波抑制已成為電能質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。針對無源電力濾波器的這些缺點，近年來人們越來越多的把研究重點轉向了有

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象，在分析了其基本原理和系統(tǒng)結構的基礎上，設計了一套基于DSP的三相并聯(lián)型有源電力濾波器實驗裝置，最終得到了預期的實驗結果。具體研究內容如下：
　　 介紹了有源電力濾波器的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀，對有源電力濾波器進行了分類，分析了三相并聯(lián)型有源電力濾波器的基本原理，確立了基于改進型單位功率因數(shù)UPF(Unity Po

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

4、M)的電流跟蹤控制方法，得到了預期的實驗效果。對于直流側電壓的穩(wěn)定控制，從直流側電容和電網(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)的設計方法，包括直流側電容值和電壓值的確定，交流側電感值的確定等。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，通過仿真驗證了本文所使用的控制方法及參數(shù)設計的可行性和正確性。
　　 設計了三相并聯(lián)型有源電力濾波器的硬件實驗

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，設計了DSP最小系統(tǒng)及外圍的信號采樣調理電路、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，設計了相應的驅動電路、功率驅動保護電路、直流側電壓過壓欠壓保護電路及直流側電容的限流啟動保護電路。設計了一套基于ip-iq算法的硬件諧波檢測系統(tǒng)電路，包括與電網(wǎng)電壓同步的單位正余弦波發(fā)生電路設計，模擬乘法器電路

6、設計，加減運算電路及低通濾波器的設計等。
　　 在CCS3.1平臺上編寫了APF軟件系統(tǒng)，主要由初始化程序，主程序，諧波檢測與控制程序三部分組成。初始化程序完成程序運行前各個模塊和相應寄存器的設置，主程序主要由鍵盤顯示程序構成，控制程序完成諧波檢測、電流跟蹤控制及一些中斷保護程序等。
　　 最后對各部分硬件電路和軟件系統(tǒng)進行了實驗調試，并最終得到了預期的實驗結果。實驗結果表明，APF實驗裝置運行以后，電源側電流的主要次諧