基于FPGA的有源電力濾波器設(shè)計(jì).pdf

1、電能作為現(xiàn)代社會(huì)中使用最廣泛的能源，其質(zhì)量的好壞將直接影響社會(huì)生產(chǎn)和人民生活。由于各種非線性的電力電子設(shè)備的廣泛使用，對(duì)電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的諧波污染。同時(shí)，隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，使得用電設(shè)備在使用過程中對(duì)電網(wǎng)的干擾和異常更加敏感。一方面是電力系統(tǒng)中的諧波污染隨著非線性負(fù)載的數(shù)量和容量增加而日趨嚴(yán)重，另一方面是用電方對(duì)電能質(zhì)量的要求也日益提高，因此對(duì)能夠有效改善電網(wǎng)電能質(zhì)量的有源電力濾波器的研制就顯得十分重要。本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA

2、+Cortex-M3的有源電力濾波器的控制系統(tǒng)。
　　首先對(duì)有源電力濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、諧波電流檢測(cè)算法和補(bǔ)償控制方式分別進(jìn)行了介紹，然后根據(jù)實(shí)際情況及實(shí)用性等方面考慮，確定了以瞬時(shí)無功功率算法和三角波電流控制方式為理論基礎(chǔ)的并聯(lián)型有源電力濾波器的設(shè)計(jì)方案。為了保證系統(tǒng)能夠快速跟蹤補(bǔ)償電網(wǎng)中的諧波電流，本設(shè)計(jì)將瞬時(shí)無功功率算法與三角波補(bǔ)償控制方法在FPGA上予以實(shí)現(xiàn)，主要包含AD控制接口、Clark變換、數(shù)字低通濾波器、正余弦函數(shù)、

3、Clark反變換和三角波等模塊。
　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，利用了PSIM電力仿真軟件建立了并聯(lián)型有源電力濾波器的模型，包括主電路的搭建和瞬時(shí)無功功率算法的實(shí)現(xiàn)，并通過對(duì)模型的仿真，確定了有源電力濾波器主電路參數(shù)及其取值對(duì)補(bǔ)償效果的影響，同時(shí)驗(yàn)證了算法的可行性。另外，一些拓展功能，包括故障記錄、按鍵顯示、串口通信和以太網(wǎng)通信等，則在以Cortex-M3為核心的處理器上實(shí)現(xiàn)。本文所設(shè)計(jì)的有源電力濾波器，對(duì)于實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的對(duì)電網(wǎng)中的諧波電