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低损耗有源电力滤波器控制器设计

作　者: 郑再添
导　师: 余涛；李战鹰
学　校: 华南理工大学
专　业: 电气工程
关键词: 电能质量谐波抑制数字信号处理器有源电力滤波器滞环控制
分类号: TN713.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

有源电力滤波器是一种治理电能质量有效的手段,其动态补偿性能良好、工作稳定,在电能质量治理中具有很大的优越性。本文首先介绍了电力系统谐波的来源、危害和治理措施,以及有源电力滤波器的发展、基本原理、基本结构及主要的谐波检测方法和控制策略。重点介绍了基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法和滞环控制方法。详细讨论瞬时无功功率理论的谐波检测方法以及时间延迟对谐波补偿的影响,提出改进型的谐波检测方法,有效降低谐波检测的时间延迟。分析滞环宽度与滞环控制开关频率、开关损耗的关系,采用各相变滞环宽度的滞环电流控制方法降低开关损耗。设计了以双2812DSP信号处理器为核心的有源电力滤波器的控制系统,详细分析了控制器的硬件系统主要模块的设计过程,其中包括锁相环模块、调理电路模块、模数转换模块、双口RAM模块及故障检测电路模块。基于所设计的硬件电路,设计了AD转换程序、谐波计算程序和滞环控制程序,并分析了程序运行所花费的时间。最后,对传统的固定滞环宽度、各相变滞环宽度和数字各相变滞环宽度的滞环控制方法分别进行仿真。结果表明,在控制精度变化不大的前提下,各相变滞环宽度比传统固定滞环宽度的滞环控制方法损耗更低,而数字各相变滞环宽度控制方法的开关频率和开关损耗与模拟型的各相变滞环宽度的方法基本一致,同样有效降低了开关损耗。因此本文设计的低损耗有源电力滤波器控制器是有效的。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 选题背景及意义  10-13
    1.1.1 电力系统谐波谐波及其危害  10-12
    1.1.2 谐波主要抑制措施  12-13
  1.2 有源电力滤波器国内外发展  13-15
    1.2.1 有源电力滤波器国外研究现状  13-14
    1.2.2 有源电力滤波器国内研究现状  14-15
    1.2.3 有源电力滤波器控制器发展  15
  1.3 本论文主要工作  15-17
第二章有源电力滤波器  17-25
  2.1 有源电力滤波器基本原理  17-18
  2.2 有源电力滤波器分类  18-20
    2.2.1 并联型  18-19
    2.2.2 串联型  19
    2.2.3 并/串联混合型  19-20
  2.3 有源电力滤波器谐波检测方法  20-22
    2.3.1 提取基波分量法  20
    2.3.2 基于傅立叶变换的分析法  20-21
    2.3.3 基于瞬时无功功率理论的补偿电流检测法  21
    2.3.4 智能谐波检测方法  21-22
  2.4 有源电力滤波器控制策略  22-24
    2.4.1 三角波控制  22-23
    2.4.2 滞环控制  23-24
    2.4.3 无差拍控制方法  24
  2.5 本章小结  24-25
第三章低损耗有源电力滤波器基本理论  25-44
  3.1 低损耗有源电力滤波器主电路  25
  3.2 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法  25-34
    3.2.1 瞬时无功功率理论  25-27
    3.2.2 p-q 运算方式  27-28
    3.2.3 i_p-i_q 运算方式  28-29
    3.2.4 谐波检测是时间延迟及其影响  29-32
    3.2.5 相位预测短时延谐波检测方法  32-34
  3.3 低损耗滞环电流控制方法  34-43
    3.3.1 有源电力滤波器开关损耗分析  34-36
    3.3.2 开关分布与损耗的关系  36-37
    3.3.3 滞环宽度和开关频率的关系  37-40
    3.3.4 各相变宽度的滞环电流控制方法  40-41
    3.3.5 最优滞环宽度选择  41-42
    3.3.6 数字各相变滞环宽度的滞环电流控制方法  42-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章有源电力滤波器控制器硬件设计  44-58
  4.1 低损耗有源电力滤波器控制器总设计  44-46
  4.2 低损耗有源电力滤波器控制器硬件设计  46-57
    4.2.1 TMS320F2812 介绍  46-47
    4.2.2 锁相环设计  47-49
    4.2.3 AD 调理电路  49-52
    4.2.4 模数转换设计  52-54
    4.2.5 双口存储器  54-56
    4.2.6 故障检测电路  56-57
  4.3 本章小结  57-58
第五章低损耗有源电力滤波器控制器软件设计  58-68
  5.1 主DSP 程序设计  58-64
    5.1.1 AD 转换程序  58-59
    5.1.2 谐波检测程序  59-64
  5.2 辅DSP 程序设计  64-67
    5.2.1 定时器程序  64-65
    5.2.2 AD 转换程序  65-66
    5.2.3 滞环控制程序  66-67
  5.3 本章小结  67-68
第六章低损耗有源电力滤波器仿真  68-77
  6.1 模拟型低损耗有源电力滤波器建模及仿真  69-73
    6.1.1 固定滞环宽度仿真  69-70
    6.1.2 各相变滞环宽度仿真  70-73
  6.2 数字型低损耗有源电力滤波器建模及仿真  73-75
  6.3 仿真数据比较  75-76
  6.4 本章小结  76-77
第七章总结与期望  77-79
参考文献  79-83
攻读硕士学位期间取得的研究成果  83-84
致谢  84-85
附表  85

低损耗有源电力滤波器控制器设计

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