基于FPGA的有源電力濾波器設計.pdf

1、電能作為現(xiàn)代社會中使用最廣泛的能源，其質量的好壞將直接影響社會生產和人民生活。由于各種非線性的電力電子設備的廣泛使用，對電網造成了嚴重的諧波污染。同時，隨著現(xiàn)代數(shù)字技術的不斷發(fā)展，使得用電設備在使用過程中對電網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載的數(shù)量和容量增加而日趨嚴重，另一方面是用電方對電能質量的要求也日益提高，因此對能夠有效改善電網電能質量的有源電力濾波器的研制就顯得十分重要。本文設計了一種基于FPGA

2、+Cortex-M3的有源電力濾波器的控制系統(tǒng)。
　　首先對有源電力濾波器的拓撲結構、諧波電流檢測算法和補償控制方式分別進行了介紹，然后根據(jù)實際情況及實用性等方面考慮，確定了以瞬時無功功率算法和三角波電流控制方式為理論基礎的并聯(lián)型有源電力濾波器的設計方案。為了保證系統(tǒng)能夠快速跟蹤補償電網中的諧波電流，本設計將瞬時無功功率算法與三角波補償控制方法在FPGA上予以實現(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)設計過程中，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無功功率算法的實現(xiàn)，并通過對模型的仿真，確定了有源電力濾波器主電路參數(shù)及其取值對補償效果的影響，同時驗證了算法的可行性。另外，一些拓展功能，包括故障記錄、按鍵顯示、串口通信和以太網通信等，則在以Cortex-M3為核心的處理器上實現(xiàn)。本文所設計的有源電力濾波器，對于實現(xiàn)快速準確的對電網中的諧波電