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《太原理工大学》 2011年
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并联型有源电力滤波器检测和控制技术的研究

张文会  
【摘要】:本课题是教育部博士点基金项目“电网谐波抑制技术的研究”(批准号:20101402120004)的重要组成部分,主要是针对电网供电质量日趋降低的问题提出的。电力电子装置的广泛应用,使电力系统的谐波污染问题日益严重,传统的谐波抑制方法已难以满足现代电力系统的要求。有源电力滤波器(APF)作为一种新型的电力电子装置,以其对电网负载、系统参数变化的自适应能力和较快的动态性能,被认为是最有前途的谐波抑制手段。近年来,数字信号处理技术飞速发展,研究基于数字信号处理器(DSP)控制的有源电力滤波器将具有十分重要的意义。 本文以三相三线并联型有源电力滤波器为研究对象,分析了其系统构成和工作原理,对谐波电流检测方法和控制策略进行了深入研究。在此基础上设计了实验平台,着重探讨了有源电力滤波器实验装置的软、硬件实现方法。主要研究内容如下: 介绍了有源电力滤波器的发展历史与现状以及有源电力滤波器的分类,着重分析了并联型有源电力滤波器的系统构成和工作原理。 实时、高精度的谐波检测是有源电力滤波器发挥谐波抑制功能的前提。本文对基于瞬时无功功率理论的两种谐波检测方法进行了深入研究,指出了它们的优点和存在的不足。针对这种不足之处,结合电机分析理论中的旋转坐标变换思想总结出一种基于瞬时电流分解的谐波检测方法,不但继承了基于瞬时无功功率理论的谐波检测法的优点,还很好地克服了它的缺点,而且适应性更广 对有源电力滤波器的控制是其发挥谐波抑制功能的必备条件。有源电力滤波器的控制包括电流的跟踪控制和直流侧电压的控制两个方面。就电流的跟踪控制,本文对比研究了滞环比较和三角波比较这两种常用的控制方式,总结出了各自的工作特性和优缺点,重点研究了三角波比较电流控制方法及其数字化实现。就直流侧电压的控制,本文从能量交换的角度详细分析了直流侧电容电压波动的原因,并引入直流侧电压的闭环控制来稳定直流侧电压。 建立了三相三线制并联型有源电力滤波器主电路的数学模型,讨论了主电路参数设计的方法,给出了参数选取的依据。搭建了有源电力滤波器在Matlab/Simulink环境下的仿真模型,并进行了仿真研究,验证了控制方法和参数选取的正确性。 设计了变流器主电路及其驱动电路和以TMS320LF2407A芯片为核心的系统控制电路,并设计了变流器直流侧的过压及欠压保护电路和限流启动电路以提高装置的安全性;基于TI公司的集成软件开发平台CCS3.1,编制了控制系统的汇编语言程序。建立了并联型有源电力滤波器软硬件实验平台,并进行了实验研究。实验结果表明,实验装置的各部分都能正常工作,并能准确地检测出畸变电流中的谐波成分。验证了并联型有源电力滤波器实验装置软硬件设计的合理性以及本文所用的控制方法的正确性,为系统的进一步试验调试打下了基础。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN713.8

【引证文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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