電網(wǎng)諧波分析及有源電力濾波器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、AThesisfortheDegreeofMasterinPowerSystemandAutomationPowerNetworkHarmonicAnalysisandtheDesignandResearchofActivePowerFilterbyZhangZhaoquSupervisor：ProfessorLiAipingNortheasternUniversityJune2011東北大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要電網(wǎng)諧波分析及有源電力濾波器

2、的設(shè)計(jì)與研究摘要在電力電子技術(shù)大力發(fā)展過(guò)程中，非線性負(fù)載得到大規(guī)模的應(yīng)用，這些負(fù)載向電網(wǎng)注入了大量的諧波，導(dǎo)致電網(wǎng)中電壓和電流畸變，嚴(yán)重影響了電能質(zhì)量和用電安全，抑制諧波已成為現(xiàn)代電力生產(chǎn)中迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。有源電力濾波器(APF)既可一以抑制電網(wǎng)中的諧波，還能補(bǔ)償電網(wǎng)中的無(wú)功功率，并具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)良性能。對(duì)于實(shí)現(xiàn)高次諧波有效補(bǔ)償，需要開關(guān)器件工作在較高頻率，隨著開關(guān)頻率的上升，電力電子器件的開關(guān)損耗也隨之增加，有源電力濾波器中

3、功率損耗隨之增加。本文對(duì)APF的種類和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，提出了適用于三相三線制系統(tǒng)中的2H橋型級(jí)聯(lián)式并聯(lián)APF。詳細(xì)分析了所采用五電平三角載波移相PWM控制技術(shù)，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明可以在較低的器件開關(guān)頻率下實(shí)現(xiàn)較高開關(guān)頻率的效果，減少開關(guān)損耗，提高有源電力濾波器的補(bǔ)償容量。基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的P—g諧波檢測(cè)法和f。一f。諧波檢測(cè)法，雖然可以檢測(cè)負(fù)載電流中的正序有功、無(wú)功和諧波分量，但它們不適用于電源電壓畸變及不對(duì)稱情況下。i。一屯諧波

4、檢測(cè)法只能將A相電壓進(jìn)行鎖相得到參考正余弦信號(hào)，而忽略了其它兩相電壓相位信息，因此當(dāng)三相電壓不完全對(duì)稱時(shí)，采用i。一f。諧波檢測(cè)法時(shí)將會(huì)帶來(lái)誤差。因此，本文在f。一f。諧波檢測(cè)法基礎(chǔ)上提出了一種適用于級(jí)聯(lián)式有源電力濾波器的諧波檢測(cè)方法，此方法可以三相電壓不完全對(duì)稱情況下，檢測(cè)出電網(wǎng)中任一次諧波電流。同時(shí)，本文給出了數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明該諧波檢測(cè)方法的可行性。為了實(shí)現(xiàn)高效的諧波補(bǔ)償效果，本文設(shè)計(jì)了基于TMS320F28335型DS

5、P的級(jí)聯(lián)式并聯(lián)有源電力濾波器硬件電路。由于三相電壓、電流的檢測(cè)需要很高的精度和很好的實(shí)時(shí)性。論文設(shè)計(jì)中采用外擴(kuò)AD采樣芯片，有效的解決了DSP內(nèi)部采樣模塊精度不夠的問(wèn)題，同時(shí)具有很好實(shí)時(shí)性。針對(duì)DSP的PWM輸出接口不夠的問(wèn)題，采用DSPFPGA構(gòu)成脈沖發(fā)生電路，由DSP負(fù)責(zé)采樣及計(jì)算，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)PWM信號(hào)產(chǎn)生，結(jié)果證明這種方法可以較大程度的提高算法效率。通過(guò)采用MATLAB對(duì)2H橋級(jí)聯(lián)式并聯(lián)有源電力濾波器進(jìn)行仿真分析，本文采取的改進(jìn)