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基于DSP的有源电力滤波器的研究

彭先伟  
【摘要】: 随着电力电子装置在电力系统中的大量应用,使得电网污谐波染越来越严重。谐波会对电力系统产生许多危害,必须对其进行抑制。有源电力滤波器(APF)是近些年来提出的一种新型的谐波及无功动态补偿装置,与传统的无源LC滤波器相比较,具有响应快、补偿效果好和能够实现动态补偿等优点。近些年来,随着数字信号处理技术的飞快发展,APF的数字控制技术将成为新的研究热点。 本文首先以并联电压型有源电力滤波器作为研究对象,介绍了有源电力滤波器的一些基本问题,包括有源电力滤波器的基本原理,主电路结构和数学模型,分析了基于瞬时无功功率理论的p-q谐波电流检测法和基于瞬时无功功率理论下改进的ip-iq检测法;提出了几种常用的补偿电流控制方法,对并联型有源电力滤波器的三角波控制,电流滞环控制技术进行了研究,并总结了他们各自的优缺点,对并联型有源电力滤波器主电路直流侧电压的稳定控制技术进行了研究。 接着选用TI公司的TMS320F2812为核心控制芯片,实现了有源电力滤波器系统的硬件平台的设计。重点设计了有源电力滤波器主电路,包括容量,直流侧电压,电容的计算及开关器件的选取;设计了系统的信号采集电路模块,完成了DSP硬件系统的设计,并给出了系统的PWM脉冲发生方案。 在CCS开发环境下,实现了有源电力滤波器控制系统的软件设计;包括主程序流程的设计,中断子程序的流程设计,谐波电流计算程序流程设计,低通滤波器的设计,并完成了基于FPGA的PWM脉冲发生器的软件实现。 最后,为了验证各种检测和控制方法的可行性和准确性,论文在MATLAB的SIMULINK仿真环境下对整个三相并联有源电力滤波器系统进行了建模仿真,仿真结果表明,只要选择合适的参数,就可以实现良好的补偿性能。


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