電網(wǎng)諧波分析及有源電力濾波器的設(shè)計與研究.pdf

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

2、的設(shè)計與研究摘要在電力電子技術(shù)大力發(fā)展過程中，非線性負載得到大規(guī)模的應(yīng)用，這些負載向電網(wǎng)注入了大量的諧波，導致電網(wǎng)中電壓和電流畸變，嚴重影響了電能質(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，還能補償電網(wǎng)中的無功功率，并具有動態(tài)補償?shù)膬?yōu)良性能。對于實現(xiàn)高次諧波有效補償，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APF的種類和拓撲結(jié)構(gòu)進行比較，提出了適用于三相三線制系統(tǒng)中的2H橋型級聯(lián)式并聯(lián)APF。詳細分析了所采用五電平三角載波移相PWM控制技術(shù)，并通過仿真實驗證明可以在較低的器件開關(guān)頻率下實現(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償容量?；谒矔r無功功率理論的P—g諧波檢測法和f。一f。諧波檢測法，雖然可以檢測負載電流中的正序有功、無功和諧波分量，但它們不適用于電源電壓畸變及不對稱情況下。i。一屯諧波

4、檢測法只能將A相電壓進行鎖相得到參考正余弦信號，而忽略了其它兩相電壓相位信息，因此當三相電壓不完全對稱時，采用i。一f。諧波檢測法時將會帶來誤差。因此，本文在f。一f。諧波檢測法基礎(chǔ)上提出了一種適用于級聯(lián)式有源電力濾波器的諧波檢測方法，此方法可以三相電壓不完全對稱情況下，檢測出電網(wǎng)中任一次諧波電流。同時，本文給出了數(shù)學模型，并進行數(shù)學推導證明該諧波檢測方法的可行性。為了實現(xiàn)高效的諧波補償效果，本文設(shè)計了基于TMS320F28335型DS

5、P的級聯(lián)式并聯(lián)有源電力濾波器硬件電路。由于三相電壓、電流的檢測需要很高的精度和很好的實時性。論文設(shè)計中采用外擴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題，同時具有很好實時性。針對DSP的PWM輸出接口不夠的問題，采用DSPFPGA構(gòu)成脈沖發(fā)生電路，由DSP負責采樣及計算，F(xiàn)PGA負責PWM信號產(chǎn)生，結(jié)果證明這種方法可以較大程度的提高算法效率。通過采用MATLAB對2H橋級聯(lián)式并聯(lián)有源電力濾波器進行仿真分析，本文采取的改進