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基于DSP的混合有源电力滤波器控制策略的实现

作　者: 崔江华
导　师: 韩如成；智泽英
学　校: 太原科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 并联型混合有源滤波器瞬时无功功率理论 i_p-i_q 广义预测无差拍控制 DSP
分类号: TM761
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着电力电子技术的飞速发展,电力系统中的谐波污染问题日趋严重。本文从电力系统谐波研究的实际问题出发,首先阐述了有源电力滤波器的分类及拓扑结构以及优势和应用前景。接着从本论文研究的目的和意义出发,深入分析比较了目前常用的有源滤波器的结构和工作原理,确定选做并联型混合有源滤波器,并阐述了它的优点和实用性。在分析了基波电流检测的各种方案基础上,本文选用基于瞬时无功功率理论的i p ? iq运算方式对谐波电流进行了检测,给出了具体的实现框图,并在MATLAB仿真软件包的SIMULINK环境下对其进行了仿真实现。本论文中在控制策略方面,列举并比较了几种传统设计方案,最后提出了广义预测无差拍的控制策略。在确定各种方案的基础上,对本文所提出的并联型混合有源滤波器进行了DSP硬件和软件设计。对各硬件部分实现的功能进行了具体的介绍,给出了装置的必需参数和实现原理图;软件设计部分有主要程序的设计流程图和各模块实现的具体模型。实验结果验证了本文设计的谐波检测方法和控制策略的可行性,以及实验的正确性和谐波补偿的实时性。本实验装置采用了TI公司的高速数字信号处理芯片TMS320F2812,并利用DSP的高效指令系统编制控制程序,可以快速完成整个控制方案。从实验结果来看,有源滤波器系统能够有效的消除由非线性负载产生的谐波,大大降低了谐波对电网造成的危害。本课题的谐波电流检测方法具有较好的实时性和精确性。基于该方法的有源滤波器装置有较好的应用前景和实用价值。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-17
  1.1 概述  9
  1.2 现代有源电力滤波器发展概况  9-14
    1.2.1 有源滤波器的拓扑结构  10-12
    1.2.2 有源电力滤波器的应用情况及前景展望  12-14
  1.3 有源电力滤波器优势及意义  14-15
  1.4 本文的主要内容概述  15-17
第二章并联型混合有源电力滤波器及其谐波检测方法  17-31
  2.1 并联型混合有源电力滤波器的原理和实用性  17-18
  2.2 谐波电流的检测方法  18-25
    2.2.1 几种典型的电流检测方法  19
    2.2.2 基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法  19-25
  2.3 基于I_P-I_Q检测法的MATLAB 仿真  25-31
    2.3.1 采用LPF 的i_p-i_q 检测法仿真实验  26-27
    2.3.2 采用HPF 的i_p-i_q 检测法仿真实验  27-28
    2.3.3 基于自适应噪声对消理论检测方法  28-31
第三章并联型有源电力滤波器新型控制策略研究  31-47
  3.1 引言  31
  3.2 并联型有源电力滤波器的数学描述  31-34
  3.3 有源电力滤波器的控制方法及电流控制原理  34-38
    3.3.1 滞环电流控制  34
    3.3.2 无差拍控制  34
    3.3.3 三角波比较电流控制  34-35
    3.3.4 电流控制原理  35-37
    3.3.5 基本电流控制方法的不足  37-38
  3.4 基于广义预测无差拍电流控制  38-47
    3.4.1 无差拍控制的原理  38-39
    3.4.2 广义预测控制的原理  39-44
    3.4.3 广义预测无差拍控制  44-47
第四章并联型混合有源电力滤波器的硬件设计  47-55
  4.1 DSP 控制器系统简介  47
  4.2 数据的采样和转换  47-50
    4.2.1 数据的采样  47-48
    4.2.2 数据的转换  48-50
  4.3 系统硬件原理框图  50-51
  4.4 主电路模块设计  51-53
    4.4.1 IGBT 的选择  51-52
    4.4.2 整流电路的设计  52
    4.4.3 直流侧电容的选择  52-53
  4.5 控制电路设计  53-55
    4.5.1 锁相环模块  53-55
第五章 DSP 的软件实现  55-65
  5.1 软件开发工作环境与设计原则  55-56
    5.1.1 DSP 集成开发环境CCS  55-56
    5.1.2 软件设计原则  56
  5.2 软件实现的功能  56-57
    5.2.1 软件实现的功能  56
    5.2.2 软件设计流程  56-57
  5.3 DSP 芯片初始化  57-59
  5.4 DSP 主电路程序  59-65
    5.4.1 EV 模块的结构特征  59-60
    5.4.2 EV 模块的初始化  60-61
    5.4.3 主程序  61-62
    5.4.4 A/D 转换子程序  62
    5.4.5 谐波电流计算子程序  62
    5.4.6 PWM 输出子程序  62-65
第六章实验结果及分析  65-69
  6.1 单相实验  65-66
  6.2 补偿电流型谐波源的三相实验  66-69
第七章结论与展望  69-71
  7.1 本文的主要结论  69
  7.2 今后工作展望  69-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表的论文  75-77
致谢  77-78

基于DSP的混合有源电力滤波器控制策略的实现

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