学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

微电网分布式电能质量的检测及谐波抑制技术研究

作　者: 柳英杰
导　师: 胥芳
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 微电网电能质量检测系统谐波抑制有源滤波器
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 30次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着分布式微网技术的发展,微电网中大量使用电力电子设备和用户大量的非线性负载的接入,产生大量的谐波和电压的畸变等电能质量的问题,保证保障基本电能质量是微网系统安全应用的前提之一。解决电能质量问题的前提是能够对电能质量进行全面、实时、准确的检测,以提供整改方案、加强防范措施。本文主要所研究的主要工作有方面,一方面是为了实现分布式微网的电能质量的多点实时检测和组网复杂的问题,设计和研究了三通道的电能质量检测装置。另一方面针对电能质量影响较大的谐波,设计抑制谐波的滤波器和进行无功补偿的滤波器,并建立仿真模型,进行仿真测试,本文所完成的具体的工作如下：(1)通过阅读大量的相关文献,根据国内外分布式微网电能质量检测系统的实际需求和国家制定的检测标准要求,通过分析、比较、设计,实现了以PIC系列单片机为处理器和ADE7880为采样芯片的三通道电能质量检测仪来实现分布式微网电能质量的多点检测。(2)在确定总体的设计方案之后,结合当前广泛应用的嵌入式和现场总线技术,将其引入到电能质量检测装置中,进行硬件的整体结构布局的设计：包括数据采集模块、SD卡数据存储模块、12C接口电路模块,以及微处理器最小系统及外围电路模块的设计,采样芯片外围电路设计,信号调理电路的设计等,实现电能质量参数的采集。(3)在设计完硬件电路之后,进行了电能质量检测系统的软件设计：以mplab为开发工具设计了下位机的主模块,SD卡模块的驱动程序,串口通信模块,以及数据的通信协议模块驱动程序,并以Visual C++为开发工具设计了电能质量监测系统的上位机应用程序,实现了下位机装置与上位机之间的RS-485通讯。(4)比较现在目前各种谐波的抑制和无功补偿措施的谐波检测算法,电流跟踪控制技术的优缺点,确定了基于瞬时无功ip-iq的检测谐波算法和滞环电流跟踪控制的并联有源滤波器来对谐波抑制和无功补偿效果进行仿真分析,在matlab的simulink平台下建立起了其滤波器各个模块的的仿真模型以及参数的选择。(5)以电机作为测试用的负载,对设计的电能质量检测系统进行实验测试,并将测试的结果与FLUKE5000电能质量检测仪所测得的结果进行了比较和分析,来验证了该装置设计的有效性和准确性。(6)在三相非线性负载产生30%左右畸变率的谐波作为仿真测试条件来进行仿真效果的分析,最后可得到在系统投入有源滤波器后三相的电流谐波的畸变减到2.6%左右,检测出的基波的谐波畸变率的含量为1%左右,达到了较好的谐波抑制效果和动态的无功补偿,验证了谐波检测算法和滞环电流控制的有效性和有源滤波器仿真模型设计的正确性。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 选题背景及研究意义  11-12
  1.2 国内外研究现状分析  12-15
    1.2.1 电能质量的检测装置的发展现状分析  12-13
    1.2.2 谐波的抑制和无功补偿的发展现状分析  13-15
  1.3 本文的主要研究工作  15-17
第2章电能质量测量方法及谐波抑制的理论  17-33
  2.1 基本交流电量参数的测量  17-19
    2.1.1 电压、电流有效值的计算  17-18
    2.1.2 功率的计算  18-19
  2.2 电能质量参数的指标及测量  19-23
    2.2.1 电力系统频率的偏差  19-20
    2.2.2 供电电压的偏差  20
    2.2.3 三相电压(电流)的不平衡度  20-22
    2.2.4 电力系统的谐波  22-23
  2.3 电力系统谐波的有源滤波器抑制  23-32
    2.3.3 有源滤波器的基本原理及分类  23-26
    2.3.4 有源滤波器的谐波检测算法  26-31
    2.3.5 有源滤波器的的电流补偿控制方法  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章电能质量检测系统的设计  33-63
  3.1 检测系统的总体设计  33-36
    3.1.1 检测系统的总体设计原则  33
    3.1.2 电能质量检测设备的技术要求  33-35
    3.1.3 检侧系统的总体结构设计方案  35-36
  3.2 检测装置的硬件结构  36-46
    3.2.1 硬件结构的总体方案  36-38
    3.2.2 总控芯片PIC18F46k22的简介以及外围电路的设计  38-40
    3.2.3 ADE7880电能质量采样芯片及外围电路的设计  40-41
    3.2.4 电流和电压信号的采样电路的设计  41-42
    3.2.5 抗混叠滤波电路和A/D转换电路  42-45
    3.2.6 SD卡模块的电路设计  45-46
    3.2.7 RS485串口的电路设计  46
  3.3 下位机软件的设计  46-55
    3.3.1 MPLAB集成开发环境的简介  46-47
    3.3.2 软件设计的原则  47-48
    3.3.3 下位机主程序的设计  48-52
    3.3.4 SD卡通信模块程序的设计  52-55
  3.4 上位机软件的设计  55-61
    3.4.1 上位机的开发策略和开发平台  55-56
    3.4.2 软件总体结构的设计  56
    3.4.3 串口通信软件结构的设计  56-59
    3.4.4 通讯规约的设计  59-61
  3.5 界面模块的设计  61-62
  3.6 本章小结  62-63
第4章有源滤波器仿真模型的设计及参数的选择  63-69
  4.1 非线性负载仿真模型  63-64
  4.2 有源滤波主电路的仿真模型  64-65
  4.3 基于瞬时无功功率i_p-i_q电流谐波检测的仿真模型  65-67
  4.4 电流滞环控制和PWM信号产生的仿真模型  67-68
  4.5 本章小结  68-69
第5章实验结果分析  69-81
  5.1 电能质量检测仪测试结果的误差分析  69-73
    5.1.1 实验环境的介绍  69
    5.1.2 实验数据的分析  69-73
  5.2 有源滤波器对谐波的控制效果的分析  73-79
    5.2.1 滞环电流跟踪控制算法的仿真分析  74-77
    5.2.2 有源滤波器的i_p-i_q检测算法的仿真分析  77-79
  5.3 本章小结  79-81
第6章总结和展望  81-85
  6.1 总结  81-82
  6.2 展望  82-85
参考文献  85-89
致谢  89-91
攻读学位期间参加的科研项目和成果  91

微电网分布式电能质量的检测及谐波抑制技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文